Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Физиологические аспекты токсического действия Cu2+,Cd2+,Ni2+,Zn2+ на листья высших водных растений
ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений
Автореферат диссертации по теме "Физиологические аспекты токсического действия Cu2+,Cd2+,Ni2+,Zn2+ на листья высших водных растений"
На правах рукописи
ЛХйЛ^
МАЛЁВА Мария Георгиевна
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ Си2+, Сс12+, М2+, 7л1* НА ЛИСТЬЯ ВЫСШИХ ВОДНЫХ РАСТЕНИЙ
03.00.12 - физиология и биохимия растений
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Казань - 2006
Работа выполнена на кафедре физиологии и биохимии растений Уральского государственного университета им. A.M. Горького (г. Екатеринбург).
Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент
Некрасова Галина Федоровна
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор
Чинов Владимир Иванович
доктор биологических наук, профессор Головко Тамара Константиновна
Ведущая организация: Башкирский государственный
университет (г. Уфа)
Защита состоится « ¿5" » 2006 г. в /У ^ часов на заседании
диссертационного совета К 002.005.01 по присуждению ученой степени кандидата биологических наук при Казанском институте биохимии и биофизики КазНЦ РАН (420111 г. Казань, а/я-30, ул. Лобачевского 2/31).
С диссертацией можно ознакомиться в Центральной библиотеке Казанского научного центра РАН.
Автореферат разослан « / » 2006 г.
Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук . A.B. Иванова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Гидрофиты, группа вторичноводных цветковых растений, в зависимости от степени контакта с водой подразделяются на воздушно-водные (гелофиты), плавающие (плейстофиты) и погруженные (гидатофиты) (Распопов, 1985). Водная среда по условиям обитания относительно постоянна. Однако в последние десятилетия ее стабильность нарушается антропогенными воздействиями, прежде всего, в виде различных поллютантов органического и неорганического происхождения. Среди них особое положение занимают ионы тяжелых металлов (ТМ). В небольших количествах они необходимы для нормальной жизнедеятельности высших водных растений. Такие металлы, как медь, цинк, никель, входят в состав многих ферментативных систем, обеспечивающих практически все основные функции организма (Улахович, 1997; Watt, Ludden, 1999). В то же время избыток ТМ подавляет рост и влияет на жизнеспособность гидрофитов, нарушая физиолого-биохимические процессы в клетках (Prasad et al., 2001; Mendelssohn et al., 2001).
Известно, что стрессовые условия вызывают образование повышенных количеств активных форм кислорода (АФК) и как следствие окислительное повреждение жизненно важных биополимеров и клеточных мембран (Мерзляк, 1999; Чиркова, 2002). Развитие окислительного стресса при действии ТМ и основные механизмы защиты клеточного уровня изучены более детально у высших наземных растений (Gallego et al., 1996; Shah et al., 2001). Выявлены компоненты антиоксидантной системы, включающей каротиноиды, небелковые тиолы (глутатион), ферменты (супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионредуктаза и др.) (Blokhina et al., 2003), а также SH-обогащенные белки, которые устраняют не только избыток ТМ, но и токсичные радикалы (Cobbett, 2001; Wong, 2004).
В литературе имеются сведения, что некоторые виды гидрофитов проявляют повышенную устойчивость к загрязнению среды TM (Ye et al., 1998; Hozhina et al., 2001; Микрякова, 2000; 2002). Однако реакции, обеспечивающие эту способность, до конца не выяснены. Защитные механизмы водных растений почти не исследованы. Изучение особенностей адаптивных механизмов у гидрофитов, прошедших длительный эволюционный путь приспособления к водной среде, представляется актуальным и может быть полезным не только в теоретическом плане, но и для практического использования в мониторинге и фиторемедиации.
Цель и задачи исследований. Цель работы - изучить накопление тяжелых металлов (Cu2+, Cd2+, Ni24, Zn2+) в листьях высших водных растений, их токсическое действие на некоторые характеристики фотосинтезирующей системы и ответные про- и антиоксидантные реакции.
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
1. Выявить особенности ответных реакций (поглотительную способность; содержание пигментов, интенсивность потенциального фотосинтеза; роль белков и небелковых фракций в детоксикации металлов) погруженных и плавающих гидрофитов на действие разных концентраций Си2*, Cd2+H Ni2+.
2. Изучить влияние нарастающих концентраций Ni2+ на содержание пигментов, интенсивность фотосинтеза и дыхания, процессы перекисного окисления липидов и активность антиоксидантных ферментов в листьях Elodea canadensis Michx.
3. Определить роль белков в связывании Ni2+ и выявить возможность образования дополнительных Ni2* -связывающих SH-белков и пептидов в листьях К canadensis.
4. Исследовать динамику накопления ТМ и развитие ответных реакций (содержание пигментов, интенсивность фотосинтеза, перекисное окисление липидов, активность ферментов-а1ггиоксидантов, синтез SH-соединений) у Е. canadensis при кратковременном действии высоких концентраций Ni2+, Zn2+ и Cu2+.
Научная новизна работы Впервые проведено комплексное исследование физиолого-биохимических процессов и основных механизмов защиты в клетках высших водных растений в ответ на токсическое действие Cu2+, Cd2+, Ni2t и Zn2+. В сравнительном аспекте изучены аккумулятивная способность и реакция фотосинтезирующей системы погруженных и плавающих гидрофитов на действие опытных ионов. Впервые выявлено участие белковых и небелковых клеточных фракций в связывании ТМ у погруженных и плавающих гидрофитов. Показана роль растворимых и мембранно-связанных белков в детоксикации изученных металлов в зависимости от концентрации и времени воздействия. Получены приоритетные данные о синтезе в цитоплазме клеток Е. canadensis добавочных К12+-связывающих SH-белков (9.5, 10, 15 кД) в присутствии повышенных концентраций никеля. Впервые изучена динамика формирования антиоксидантных реакций в листьях Е. canadensis в короткий интервал времени (0-24 часа) при действии высоких концентраций Ni2+, Zn2+ и Cu2+ (от 1.5 до 3 мг/л).
Теоретическая и практическая значимость работы Результаты диссертационной работы существенно расширяют представления о механизмах защиты от действия Си2+, Cd2t, Ni2+ и Zn у высших водных растений. Изучение способности погруженных и плавающих гидрофитов накапливать отдельные элементы, а также выявление токсического действия ТМ и механизмов детоксикации представляют не только научный интерес, но и имеют большое практическое значение для решения задач мониторинга водных экосистем и
фиторемедиации. Перспективным в теоретическом плане и для практического использования представляется изучение видоспецифичных ответных реакций водных растений на действие ТМ. Неоднозначность этих реакций свидетельствует о разнообразии путей адаптации гидрофитов к одним и тем же условиям. Данные диссертационной работы могут быть использованы при чтении курсов лекций по физиологии, биохимии и экологии растений в ВУЗах на кафедрах соответствующего профиля.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на международных конференциях «Актуальные вопросы экологической физиологии растений в XXI веке» (Сыктывкар, 2001), «Биология внутренних вод: проблемы экологии и биоразнообразия» (Борок, 2002), «Современные проблемы водной токсикологии» (Борок, 2005); всероссийских школах-конференциях по водным растениям «Гидроботаника 2000» (Борок, 2000) и «Гидроботаника 2005» (Борок, 2005); VI Всероссийском популяционном семинаре (Нижний Тагил, 2004); научных и научно-практических конференциях «Б. П. Колесников — выдающийся отечественный лесовед и эколог: к 90-летию со дня рождения» (Екатеринбург, 1999), «Экологические проблемы промышленных регионов» (Екатеринбург, 2003), «Экология промышленного региона и экологическое образование» (Нижний Тагил, 2004); конференциях молодых ученых (Сыктывкар, 2000,2002; Санкт-Петербург, 2000; Екатеринбург, 2000, 2003, 2004, 2006).
Публикации: По материалам диссертации опубликовано 19 работ, в том числе 3 статьи в центральных российских научных журналах.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на /ЯХ страницах машинописного текста, содержит 3 таблицы и 26 рисунков. Библиография представлена 182 работами, в числе которых 92 иностранных.
Благодарности: выражаю искреннюю благодарность моему научному руководителю Г.Ф. Некрасовой за огромную помощь в работе, консультации и постоянную поддержку; сотрудникам кафедры физиологии и биохимии растений Уральского госуниверситета за помощь на разных этапах выполнения диссертации. Выражаю благодарность Э.Х. Ахуновой, сотруднику лаборатории популяционной экотоксикологии ИЭРиЖ УрО РАН, за помощь в определении ТМ в опытных образцах методом атомно-абсорбционной спектроскопии. Хочу выразить признательность профессору К. Стржалке, а также сотрудникам кафедры физиологии фотосинтеза Ягиеллонского Университета (г. Краков) за помощь в освоении новых современных методов исследования.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Глава 1. Обзор литературы
В главе приведены и проанализированы литературные данные по накоплению и распределению ТМ в клетках гидрофитов. Изложены сведения об ответных физиолого-биохимических реакциях высших растений на токсическое действие ТМ и возможные защитные механизмы клеточного уровня.
Глава 2. Объекты и методы исследования
Объектами исследования были погруженные водные растения (гидатофиты): элодея канадская (Elodea canadensis Michx.), ряска трехраздельная (Lemna trisulka L.), роголистник погруженный (Ceratophyllum demersum L.), рдест блестящий (Potamogeton lucens L.); плавающие водные растения (плейсгофиты): водокрас лягушачий (Hydrocharis morsus-ranae L.), ряска горбатая (Lemna gibba L.), рдест плавающий (Potamogeton natans L.). Растения были собраны из условно чистых водоемов Свердловской области в июне-июле 2000-2002, 2004 и 2005 гг., когда гидрофиты находились преимущественно в фазе цветения.
Исследования проведены в модельных опытах, что позволило выделить действие отдельных ионов на физиолого-биохимические параметры гидрофитов и оценить видоспецифичность по отношению к тому или иному металлу. В первой серии экспериментов гидрофиты выращивали в течение 5 дней на 5% среде Хогланда-Арнона I (Гродзинский, 1964) при естественном освещении (8-10 клк). В опытных вариантах в среду добавляли сульфаты Си, Cd и Ni в концентрациях 0.025 и 0.25 мг/л по металлу. Контролем служили варианты без добавления металла. Среду в опытных и контрольных сосудах обновляли ежедневно для поддержания заданных концентраций ионов. Во второй серии опытов побеги Е. canadensis выращивали в течение 5 дней на питательной среде в градиенте концентраций NiS04 (0, 0.05, 0.5 и 3 мг/л по металлу) при ранее описанных условиях. В третьей серии экспериментов на побегах Е. canadensis изучали суточную динамику ответных реакций на стресс при действии 3 мг/л Ni2+, Zn2+ и 1.5 мг/л Си2+, экспозиции составляли 0, 0.5, 1,4, 8, 12 и 24 часа.
Определение содержания пигментов, интенсивности фотосинтеза и дыхания. Содержание пигментов определяли в ацетоновой вытяжке (80%) спектрофотометрически на СФ-46 («ЛОМО», Россия) (Гавриленко и др., 1975). Интенсивность потенциального фотосинтеза определяли радиоизотопным методом (Мокроносов и др., 1973; Некрасова и др., 1998, 2003). Интенсивность дыхания определяли манометрическим методом на аппарате Варбурга (Семихатова, Чулановская, 1965).
Выделение клеточных фракций. Для получения общей растворимой фракции навеску сырых листьев (1 г) гомогенизировали на льду в 5 мл охлажденного до 2-4°С 0.1 М Трис-HCl буфера (pH 8.0), содержащего 10 мМ MgCh, 3 мМ Na-ЭДТА. Гомогенат центрифугировали в течение 1 часа при температуре 2-4°С и 20000 g. Супернатант сливали, а осадок, содержащий мембранные компоненты, промывали дважды средой выделения с последующим центрифугированием и объединяли с супернатантом. Эта фракция содержала растворимые белки и небелковые низкомолекулярные соединения. Фракцию растворимых белков получали путем осаждения их из супернатанта 50% ССЬСООН. Надосадочная жидкость содержала небелковую растворимую фракцию. Для выделения фракции мембранно-связанных белков, осадок, содержащий мембранные компоненты, трижды экстрагировали охлажденным 0.1% тритоном Х-100 ("Sigma", США), каждый раз центрифугируя при ранее описанных условиях и объединяя экстракты. Осадок представлял небелковую полимерную фракцию.
Определение SH-групп. Содержание SH-групп в общей растворимой фракции и мембранно-связанных белках определяли с помощью 5.5'-дитиобис(2-нитробензойной) кислоты (ДТНБК) ("Fluka", Германия) по методу Ellman (Ellman, 1959). Небелковые тиолы определяли по Nagalakshmi и Prasad (Nagalakshmi, Prasad, 2001). За содержание SH-групп в растворимых белках принимали результат вычитания количества небелковых тиолов из общего количества сульфгидрильных групп в растворимой фракции.
SDS-электрофорез. Электрофорез белков проводили в 18% SDS-ПААГ (Laemmli, 1970). Белки окрашивали азотнокислым серебром (Blum, 1987).
Разделение белков с помощью гель-хроматографии. Гель-хоматографию проводили на сефадексе G-50 (Jemal et al., 1998). Отбирали фракции по 5 мл для определения SH-групп и содержания никеля.
Определение содержания белка. Количество растворимых и мембранно-связанных белков определяли по Shakterle и Pollack (Shakterle, Pollack, 1973).
Определение содержания TM. Количество TM в листьях гидрофитов, небелковых и белковых фракциях определяли методом атомно-абсорбционной спектроскопии на AAS Vario 6 ("Analytik Jena", Германия) после мокрого озоления 70% НЫОз(осч).
Определение интенсивности перекисных процессов (ПОЛ) и активности антиоксидантных ферментов. Интенсивность ПОЛ определяли по изменению содержания ТБК-реагирующих продуктов (Uchiyama, Mihara, 1978). Активность каталазы (ЕС 1.11.1.6) измеряли по количеству разложившегося пероксида водорода за единицу времени в присутствии молибдата аммония (Починок, 1975). Активность супероксиддисмутазы (ЕС
1.15.1.1) определяли по ингибированию окисления НАДН меркаптоэтанолом в присутствии ЭДТА и Mn (Paoletti, Macali, 1990). Активность глутатионредуктазы (ЕС 1.6.4.2) измеряли по окислению ПАДФН в присутствии окисленного глутатиона (Foyer, Holliwell, 1976).
Статистика. Опыты проведены в 3-х биологических и 4-5 аналитических повторностях. Достоверность различий между вариантами определяли по непараметрическому критерию Манна-Уитни, корреляционный анализ проводили с использованием коэффициента ранговой корреляции Спирмена. Уровень значимости для всех определений р<0.05. Статистическую обработку результатов проводили с помощью программ Excel 7.0 и Statistica 6.0.
Глава 3. Результаты н обсуждение 3.1. Особенности ответных реакций погруженных и плавающих гидрофитов на действие CuI+, Cd2+ и Ni2+
Исследования показали, что все опытные гидрофиты активно поглощали ионы Си2+, Cd2+ и Ni2+. Характерным было отсутствие линейной зависимости между концентрацией металла в среде и его содержанием в растениях. Десятикратная разница концентраций ионов (0.025-0.25 мг/л) приводила в среднем лишь к пятикратному увеличению содержания элементов в листьях у изученных видов (данные приведены в диссертации).
Аккумулятивная способность гидрофитов зависела от степени контакта растения с водной средой. Погруженные гидрофиты накапливали металлы в 2—4 раза больше по сравнению с плавающими. Вероятно, в два раза большая поверхность контакта со средой и особенности анатомического строения листьев гидатофитов (более тонкая листовая пластинка, слабо развитая кутикула, редукция покровных, механических тканей, проводящей системы растений), в сравнении с плейстофитами, способствовали более активному накоплению элементов (Лукина, Смирнова 1988; Горышина, 1979, 1989). Коэффициент биологического накопления (КБН) имел наибольшие значения при низкой концентрации ионов (0.025 мг/л), достигая у Е. canadensis 3173 для Си2+, 2836 для Cd2+H 2104 для Ni24".
По степени влияния на содержание хлорофиллов (а+Ь), каротиноидов и интенсивность потенциального фотосинтеза ТМ расположились в последовательность: что соответствовало ряду общей фитотоксичности для гидробионтов (Золотухина, Гавриленко, 1989). При этом медь оказывала более выраженное токсическое действие на гидатофиты, кадмий — на плейсгофиты (данные приведены в диссертации). У большинства гидрофитов обнаружена отрицательная корреляция (г=0.67-0.96) между накоплением металлов и основными фотосинтетическими характеристиками (содержанием
хлорофиллов (а+Ь), интенсивностью фотосинтеза). Содержание каротиноидов было более стабильно к действию опытных ионов, а в ряде случаев достоверно возрастало, что, вероятно, связано с их антиоксидангной ролью (Чиркова, 2002; ШокЫпа й а!., 2003).
0.0 мг/л (контроль)
0.025 мг/л
0.25 мг/л
Рис. 1. Доля Си2+ (а, б, в), Cd2+ (г, д, е) и Ni2+ (ж, з, и) в клеточных фракциях, выраженная в
процентах от общего содержания в 1 г сухого веса листьев гидатофитов (£. canadensis, L. trisulka, С.
demersum, P. lucens) и плейстофитов (Я. morsus-ranae, L. gibba, P. nalans):
□ — доля в небелковой полимерной фракции (НПФ);
03 - доля в небелковой растворимой фракции (НРФ);
S3 - доля в растворимых белках (РБ);
О — доля в мембранно-связанных белках (МБ).
Расчет доли ТМ в клеточных фракциях в процентах от общего содержания в 1 г сухого веса растений позволил оценить вклад тех или иных компартментов в нейтрализацию токсикантов. Были условно выделены следующие фракции: небелковая полимерная (НПФ), небелковая растворимая (НРФ), растворимые белки (РБ) и мембршшо-связанные белки (МБ). В контрольных вариантах у всех растений фракции белков играли
несущественную роль в связывании металлов (рис. 1а,г,ж). Большая часть ТМ приходилась на небелковые фракции - полимерную и растворимую (в сумме до 80%). То небольшое количество ТМ, которое находилось изначально в клетках гидрофитов (контроль), могло быть в связанном и свободном состоянии на полимерных структурах клеточной стенки, в цитоплазме и вакуолях. На низкой концентрации (0.025 мг/л) основную роль в связывании металлов выполняли белки (в сумме до 70%) (рис. 1б,д,з). При концентрации 0.25 мг/л доля металлов на белках в ряде случаев была меньше, чем при 0.025 мг/л (рис. 1в,е,и). Вероятно, это объясняется тем, что количество поглощенного металла преобладало над содержанием доступных участков связывания в белках (-511, -СООН, -МН2 и т.д.). В такой ситуации сохранялось значение небелковой растворимой фракции как временного депо ионов ТМ, в детоксикации которых также могли участвовать низкомолекулярные небелковые тиолы. Возможно также, что поглощение металлов опережало их связывание в белках.
Во всех опытных вариантах доля металлов в растворимых белках у большинства гидрофитов была в несколько раз выше, чем в мембранных (рис. 1б,в,д,е,з,и).
Выявлены некоторые различия в связывании Си2+, Сс12+ и №2+ клеточными фракциями. Обнаружено, что в детоксикации Си2+ у погруженных и плавающих гидрофитов важную роль выполняли как белковые, так и небелковые фракции. Имеются сведения, что распределение Си2+ в клетках растений зависит от ее концентрации (Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989). Часть металла может быть связана с клеточными стенками и мембранными компонентами. Однако заметная доля меди, присутствующей в клетках растений, находится в комплексе с низкомолекулярными органическими соединениями и белками, что не противоречит нашим данным.
Связывание №2+ происходило преимущественно белками, особенно растворимыми (рис. 1ж,з,и). Известно, что никель отличается подвижностью в растениях, при этом он способен формировать прочные комплексы с белками и органическими кислотами (Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989).
В детоксикации С(12+ растворимые и мембранно-связанные белки не играли столь важной роли при выбранных нами концентрациях, как в случае с Си2+ и (рис. 1г,д,е), тогда как участие небелковых фракций было значительным и суммарно достигало 60% при низкой (0.025 мг/л) концентрации иона и 70% - при высокой (0.25 мг/л).
Отмечены различия среди погруженных и плавающих гидрофитов по распределению ТМ в небелковых фракциях. Независимо от концентрации ионов в среде доля в НПФ, в основном представленной полисахаридами, у плейстофитов была значительно выше, чем у гидатофитов (рис. 1). Вероятно, особенности анатомического строения листьев плавающих
растений, имеющих больше механических тканей и целлюлозных элементов, чем погруженные (Лукина, Смирнова, 1988; Горышина, 1979; 1989), позволяют эффективнее связывать ТМ на поверхности клеточных стенок и мембран.
Содержание ТМ в растворимых и мембранно-связанных белках («удельная емкость» белков, выраженная в мкг металла на 1 мг белка) интенсивно возрастало с увеличением концентрации ТМ (рис. 2). Погруженные гидрофиты накапливали на белках в 2-6 раз больше металлов по сравнению с плавающими. Наиболее активно растворимые и мембранные белки связывали ионы Си2+(рис. 2а,б).
Растворимые белки Мембранно-связанные белки
ч о
и
-» <(■ # V
Концентрация металла в среде: О-0.0 мг/л Ü- 0.025 мг/л S- 0.25 мг/л
Рис. 2. Содержание тяжелых металлов в растворимых и мембранно-связанных белках у гидатофитов (Е. canadensis, L. trisulka, С. demersión, P. lucens) и плейстофитов (Я. morstis-ranae, L. gibba, P. nalans), инкубированных в среде (5 суток) с добавлением Си2+ (а, б), Cd2+ (в, г) и
N¡2+ (д. е)
в концентрации 0.025 и 0.25 мг/л. Контролем служили растения, инкубированные в среде без добавления металла.
Корреляционный анализ показал высокую степень зависимости между накоплением металлов в белках и содержанием в них 5Н-групп (г=0.70-0.99). Возрастание количества ЭН-груип в растворимых и мембранно-связанных белках происходило в большей степени у
гидатофитов, чем у плейстофитов, за исключением Р. 1исею (рис. 3). Наибольшие различия выявлены в варианте с Си2+ (рис. За,б). Это позволяет объяснить повышенное содержание этого иона в 1 мг растворимых и мембранно-связанных белков (рис. 2а,б).
Растворимые белки Мембранно-связанные белки
Концентрация металла в среде: □-0.0 мг/л S3- 0.025 мг/л S- 0.25 мг/л
Рис. 3. Влияние низкой (0.025 мг/л) и повышенной (0.25 мг/л) концентрации Си24" (а, б), Cd2+ (в, г) и Ni2+ (д, е) на содержание SH-групп в растворимых и мембранно-связанных белках у гидатофитов (Е. canadensis, L. trisulka, С. demersum, P. lucens) и плейстофитов (Н. morsus-ranae, L. gibba, P. natans). Контролем служили растения, инкубированные в среде без добавления металла.
Таким образом, ответные реакции высших водных растений на действие Cu2+, Cd2+ и N!2+ зависели от природы металла, его концентрации, а также групповых и видовых особенностей.
3.2. Действие возрастающих концентраций никеля на Е. canadensis Среди тяжелых металлов Ni2+ наименее изучен по своему влиянию на высшую водную растительность. В низких концентрациях этот микроэлемент необходим растениям, так как входит в состав ряда ферментов (Barondeau et al., 2004), повышенные дозы металла вызывают физиологические нарушения у высших наземных растений (Cardoso et al., 2005).
В проведенном нами модельном эксперименте побеги Е. canadensis выращивали в течение 5 дней на концентрациях Ni2+ 0, 0.05, 0.5 и 3 мг/л. Опытные концентрации превышали ПДК для рыбохозяйственных водоемов в 5-300 раз (Гусева и др., 2000).
Листья гидатофита активно аккумулировали никель, скорость накопления зависела от концентрации металла в среде. При возрастании концентрации никеля в 60 раз (от 0.05 до 3 мг/л) Е. canadensis накапливала от 102 мкг до 3 800 мкг Ni2+ на 1 г сухого веса.
Состояние пигментной системы является одним из важнейших факторов, обеспечивающих эффективную фотоассимиляцию С02. Содержание хлорофиллов (а+6) в 1г сухих листьев Е. canadensis достоверно увеличивалось при низкой (0.05 мг/л) концентрации М2+. При увеличении содержания никеля до 3 мг/л количество хлорофиллов уменьшалось в 1.4 раза. Содержание каротиноидов было более стабильно в сравнении с хлорофиллами и достоверно не отличалось от контроля даже при наивысшей концентрации металла (рис. 4).
-SH в МБ
-SH в РБ
HPTi
Каротаноиды
Поглощение С02
Поглощение Ог
ТБК-РП
СОД"
Концентрация Ni в среде:
-0.0 мг/л
-0.05 мг/л
- -»- - 0.5 мг/л —•—3.0 мг/л
Рис.4. Изменение физиологических характеристик листьев Е. canadensis при повышении концентрации Niz+ в среде. Данные выражены в процентах от контроля. Контролем служили растения, инкубированные в среде без добавления металла.
Хл (а+Ь) - сумма хлорофиллов, ТБК-РП -ТБК-реагирующие продукты, КАТ -каталаза, IT - глутатионредуктаза, СОД -супероксиддисмутаза, НРТ - небелковые растворимые тиолы (ГБН), РБ -растворимые белки, МБ - мембранно-связанные белки.
Низкая концентрация металла (0.05 мг/л) не влияла на интенсивность потенциального фотосинтеза Е, canadensis и достоверно стимулировала интенсивность дыхания (рис. 4). На высокой концентрации иона (3 мг/л) интенсивность поглощения С02 снижалась более чем в 2 раза от контроля, интенсивность дыхания уменьшалась в 1.5 раза.
Известно, что такие металлы, как Си2+ и Cd2+ могут вызывать окислительный стресс у некоторых высших водных растений, стимулируя образование в клетках АФК (Teisseire et al., 2000; Fediuc et al., 2002). Индикаторной реакцией повреждения клетки является перекисное окисление липидов (ПОЛ). Важнейшую роль в защите растений от
окислительного повреждения выполняют некоторые низкомолекулярные соединения (каротиноиды, глутатион), антиоксидантные ферменты - супероксиддисмутаза (СОД), каталаза (КАТ), глутатионредуктаза (ГР) и SH-обогащенные белки.
В наших опытах возрастающие концентрации Ni2+ в среде вызывали значительное увеличение количества продуктов ПОЛ (ТБК-реагирующих продуктов) в листьях Е. canadensis (рис. 4). Наибольшее окисление наблюдали при концентрации Ni2+ 3 мг/л: количество ТБК-реагирующих продуктов возрастало более чем в 2 раза от контроля.
Ответные реакции ферментов-антиоксидантов зависели от концентрации никеля в среде (рис. 4). Активность СОД и ГР возрастала в среднем в 1.7 раза при увеличении содержания Ni2+до 0.5 мг/л, затем снижалась почти до контроля при концентрации - 3 мг/л. Активацию каталазы наблюдали только при низкой концентрации металла (0.05 мг/л).
С активностью глутатионредуктазы связан синтез восстановленного глутатиона (TSH) через глутатион-аскорбатную систему (Mittler, 2002). Глутатион нейтрализует свободные радикалы и тем самым противодействует окислительному стрессу (Чиркова, 2002). Кроме того, он непосредственно участвует в связывании металлов и является предшественником фитохелатинов (Cobbett, 2000; Серегин, 2001). Мы наблюдали значительное увеличение количества небелковых тиолов, представленных в основном TSH, в листьях элодеи в ответ на действие возрастающих концентраций Ni2+ (рис. 4). Максимальное увеличение (в 2 раза) обнаружено при концентрации металла 0.5 мг/л.
~ 100
! О
, х"
О 0.05 0.5 3
Рис. 5. Доля Ni2+ в небелковой полимерной (НПФ), небелковой растворимой (НРФ) фракциях, растворимых (РБ), мембранно-связанных (МБ) белках, выраженная в процентах от общего содержания (ОС) в 1 г сухих листьев Е. canadensis, инкубированной в среде (5 суток) с возрастающими концентрациями металла Контролем служили растения, инкубированные в среде без добавления никеля.
Концентрация Ni2* в среде, мг/л Q- НПФ В- НРФ ЕЗ- РЕ ЕЗ-МБ
Расчет количества № + в клеточных фракциях (рис. 5) показал, что при низких концентрациях (0.05 и 0.5 мг/л) большая часть металла обнаружена в белках (до 70%). При высокой концентрации (3 мг/л) доля №2+ в белках была почти равна доли небелковой растворимой фракции. Такая же тенденция была отмечена в предыдущих опытах с разными видами гидрофитов (раздел 3.1). При высоких концентрациях ТМ в среде, соответственно и в клетках, наблюдали явный дефицит функциональных металлсвязывающих групп в белках.
Расчет «удельной емкости» белков показал, что за 5 дней Е. canadensis накапливала в 1 мг растворимых и мембранно-связанных белков соответственно до 6.8 и 3.7 мкг металла. Доминирующую роль в связывании никеля у элодеи играли растворимые белки. Накопление металла в белках коррелировало (г=0.92-0.97) с увеличением в них количества SH-rpyim. Возрастание концентрации никеля в среде до 3 мг/л сопровождалось адекватным ростом тиоловых групп в растворимых (в 1.6 раз от контроля) и мембранно-связанных (в 1.4 раза от контроля) белках (рис. 4).
Чтобы проверить возможность синтеза в клетках Е. canadensis дополнительных белков, индуцированных никелем, был использован электрофорез в 18% SDS-ПААГ. Анализ растворимых и мембранно-связанных белков, выделенных из листьев элодеи, показал, что под действием повышенных концентраций Ni2+ среди растворимых белков образуются полипептиды, отсутствующие в контроле (рис. 6).
Концентрация Ni3+, мг/л 0.0 0.05 0.5 3.0 15.0 Маркеры кД
При концентрации Ni2+ 0.05 мг/л и выше в цитоплазматической фракции заметно усиливалось образование белка с молекулярной массой около 18 кД, и появлялся дополнительный низкомолекулярный белок — примерно 10 кД. Концентрация 3 мг/л и выше стимулировала образование еще двух дополнительных низкомолекулярных белков с массой соответственно 9.5 и 15 кД (рис. 6). В мембранно-связашюй фракции листьев элодеи добавочные белки не обнаружены (данные приведены в диссертации).
Результаты экспериментов по разделению белков с помощью гель-хроматографии на сефадексе G-50 подтвердили образование добавочных Ni-связывающих низкомолекулярных SH-белков в листьях Е. canadensis при выращивании на Ni2+ (3 мг/л) (данные приведены в диссертации).
Профиль элюции опытного варианта показал дополнительный пик абсорбции (фракции 45-65). Эти дополнительные белки были сопоставлены с наличием SH-групп и ионов Ni2+. Наибольшее количество SH-групп (до 80%) и значительное количество ионов
Рис. 6. Электрофореграмма (18% SDS-ПААГ) растворимых (20 мкг/мл) белков из листьев Е. canadensis, инкубированной в среде с возрастающими концентрациями никеля (5 суток).
никеля приходилось на эти фракции, молекулярная масса которых находилась в диапазоне от 5 до 20 кД. Таким образом, обнаруженные нами в результате гель-электрофореза белки (9.5, 10 и 15 кД) попадали в эту область и участвовали в связывании металла.
Анализ совокупности полученных данных показал (рис. 4), что пониженная концентрация никеля (0.05 мг/л) вызывала стимулирование всех изучаемых нами физиологических характеристик, включая активацию про- и антиоксидантных реакций в клетках элодеи. Повышение роли защитных механизмов в клетках гидатофита и подавление основных физиологических процессов возникало при концентрации Ni2+ - 0.5 мг/л. Возрастание концентрации металла до 3 мг/л приводило к нарушениям в работе всех основных систем в клетках элодеи, включая активность ферментов-антиоксидантов. Наиболее устойчивыми среди изучаемых нами физиологических характеристик оказались содержание каротиноидов и SH-защитные системы, которые продолжали функционировать при наивысшей в опыте концентрации никеля.
3J. Развитие ответных реакций Е. canadensis при кратковременном воздействии
высокими концентрациями Ni2+, Zn2+ и Cu2+ Постепенное нарастание того или иного стресс-фактора и внезапное сильное воздействие при прочих равных условиях могут оказывать разное влияние на формирование ответных реакций растений. В модельных экспериментах на побегах Е, canadensis были изучены ответные реакции на стресс при концентрации Ni2+, Zn2+ - 3 мг/л, Cu2+ - 1.5 мг/л и экспозиции 0, 0.5, 1, 4, 8, 12 и 24 часа после начала инкубации. Значительное количество Ni2+, Zn2+ и Cu2+ листья элодеи накапливали уже в первый час инкубации, затем скорость аккумуляции постепенно снижалась. Содержание ТМ в 1 г сухих листьев к концу суточной экспозиции достигало 1302 мкг Ni2+, 3966 мкг Zn2+ и 1473 мкг Си2+.
Изменение потенциального фотосинтеза под действием опытных ТМ происходило в основном с той же закономерностью, что и суммы хлорофиллов в листьях элодеи (г=0.69-0.96). Кратковременные экспозиции с Ni2+ и Zn2+ (до 8 часов) приводили к росту содержания пигментов и интенсивности поглощения СОг, однако к концу опыта эти показатели снижались до контрольных значений. Содержание каротиноидов было более стабильно. Ионы Си2+ ингибировали фотосинтетическую функцию с первых часов экспозиции (данные представлены в диссертации). Известно, что медь в отличие от Ni2+ и Zn2+ является металлом с переменной валентностью и принимает непосредственное участие в генерации высокотоксичных гидроксильных радикалов (НО*) в реакциях Фентона и Хабера-Вейса (Schutzendubel, Polle, 2002). Этим, вероятно, объясняется более выраженное токсическое действие меди.
Развитие ответных реакций в листьях элодеи на действие всех изученных металлов имело сходный характер. Так, количество ТБК-реагирующих продуктов достигало максимальных значений к концу суточной экспозиции (рис. 7). Наибольшее окисление липидов вызывали ионы меди (в 2.3 раза от контроля). Активность антиоксидантных ферментов быстро возрастала, однако к концу суток снижалась до контрольных значений и ниже (рис. 8). Наибольшую устойчивость СОД, КАТ и ГР проявляли при действии ионов никеля (рис. 8а-1,б-1,в-1), в большей степени их инакгивировала медь (рис.8а-3,б-3,в-3). Известно, что избыток супероксидных и гидроксильных радикалов, индуцируемых повышенными концентрациями ТМ с переменной валентностью (Ре, Си, Мп, Со), может привести к непосредственному окислению ферментов-антиоксидантов (ВЬаИасЬацее, 2005).
С
^ я
М
г" X « ^
И 2
§ о
300
200
100
0 4 8 12 16 20 24
Время экспозиции, час
Рис. 7. Изменение количества ТБК-реагирующих продуктов в листьях Е. canadensis за 24 часа инкубации в среде с добавлением 3 мг/л Ni2+ (1), Zn2+ (2) и 1.5 мг/л Си2+ (3). Контролем (4) служили растения, инкубированные в среде без добавления металлов.
3
О га
О ы
J3 3
в.® ° ь * -5
Я Ч
200 п
100
50
0 4 8 12 16 20 24
S I
О 2 К ^
CD
2 ffi <
25 20 -15 ; 10 5 0
(б)
1 4
■з
0 4 8 12 16 20 24
* s
2 га
о. ч
X
са
20 п
15 -
10 -
(в)
I
0 4 8 12 16 20 24
Й S
ж g
4i .J
5 В-
<3 *
Время экспозиции, час
Рис. 8. Изменение активности СОД (а), КАТ (б), ГР (в) и количества НРТ (г) в листьях Е. canadensis за 24 часа инкубации в среде с добавлением 3 мг/л Ni2+ (1), Zn2+ (2) и 1.5 мг/л Си2+ (3). Контролем (4) служили растения, инкубированные в среде без добавления металлов.
СОД - сулероксидцисмутаза, КАТ - каталаза, ГР - глутатионредуктаза, НРТ - небелковые растворимые тиолы.
Активность глутатионредуктазы коррелировала (г=0.58-0.92) с содержанием небелковых тиолов (рис.8г-1,г-2,г-3). Действие Ni и Zn2+ приводило к очень быстрому увеличению небелковых-SH: за 1 час инкубации их количество возрастало в среднем в 1.7 раз от контроля. Медь также стимулировала образование НРТ, но максимальное содержание приходилось на интервал от 4 до 8 часов (рис. 8г-3). Затем оно уменьшалось до контрольных значений. Одной из основных причин окислительного повреждения клетки под действием ТМ является истощите пула восстановленного глутатиона и возрастание его окисленной формы (Noctor et al., 2002; Hartmann et al., 2003).
На фоне снижения функции антиоксидантных ферментов и уменьшения содержания небелковых тиолов, мы наблюдали активацию SH-белковой защитной системы. Интенсивное возрастание количества SH-групп в белках во времени сопровождалось активным накоплением опытных металлов в 1 мг растворимых и мембранно-связанных белков (рис. 9). «Удельная емкость» белков повышалась адекватно изменению SH-групп (г=0.83-0.98). Наибольший рост тиоловых групп, также как и самого металла, наблюдали в растворимых и мембранно-связанных белках под действием меди (рис. 9а-3,б-3,в-3,г-3).
Растворимые белки
Мембранно-связанные белки (б)
12 16 20 24
Время экспозиции, час
Рис. 9. Изменение содержания SH-групп в растворимых (РБ) (а, в) и мембранно-связанных (МБ) (б, г) белках под действием Ni2+ (1), Zn2+ (2), Cu2+ (3) и накопление ТМ в белках листьев Е. canadensis за 24 часа экспозиции в среде с добавлением металлов. Данные представлены за вычетом контроля. Контролем служили растения, инкубированные в среде без добавления металлов.
Таким образом, увеличение содержания вН-групп в белках достигало максимальных значений при более длительных экспозициях (более 12 часов), чем активация
антиоксидантных ферментов и небелковых тиолов, и сопровождалось накоплением значительных количеств ТМ. Известно, что экспрессия генов, отвечающих за синтез металлотионеинов и активация фермента фитохелатинсинтазы, катализирующей синтез фитохелатинов, происходят под действием определенных доз накопленного в клетке металла (Prasad, 1999; Серегин, Иванов, 2001). Этим, возможно, объясняется более поздняя активация синтеза SH-обогащенных белков в клетке.
Заключение
Исследование токсического действия Cu2+, Cd2+, Ni2+ и Zn2+ на листья высших водных растений показало, что погруженные и плавающие гидрофиты проявляют качественно сходные ответные реакции клеточного уровня. Значительное увеличение продуктов ПОЛ в присутствии ТМ может свидетельствовать о накоплении в клетках повышенных количеств АФК (02"\ Н202, НО"), способных реагировать с липидами, белками, ДНК, повреждая структуру мембран и макромолекул (Чиркова, 2002; Blokhina et al., 2003). Пероксид водорода как вторичный мессенджер (Тарчевский, 2002; Bhattachaijee, 2005) может индуцировать синтез ферментов-антиоксидантов, уровень которых определяет устойчивость клетки к действию ТМ. В наших опытах в ответ на токсическое действие металлов уже в первые часы экспозиции обнаружено повышение активности важнейших ферментов-антиоксидантов (супероксиддисмутазы, каталазы, глутатионредуктазы) и возрастание небелковых тиолов. Максимальное включение опытных ионов в металлсвязывающие SH-белки наблюдали при более длительных экспозициях; этот механизм оказался более устойчивым к повышенным концентрациям ТМ. Известно, что АФК и непосредственно ионы ТМ при определенном содержании в клетке могут быть сигнальными молекулами в экспрессии генов, контролирующих синтез низкомолекулярных металлсвязывающих SH-белков (Mittler, 2002; Schutzendubel, Polle, 2002). Возможность образования аналогичных SH-белков (с молекулярной массой 9.5, 10 и 15 кД) при действии нарастающих концентраций Ni24"y гидрофитов нами выявлена впервые.
Наши результаты указывают как на общие закономерности, так и специфику действия Cu2+, Cd2+, Ni2+, Zn2+ на погруженные и плавающие гидрофиты: наиболее токсичен, судя по большинству показателей, металл с переменной валентностью - медь; погруженные гидрофиты отличаются от плавающих более высокими значениями коэффициента биологического накопления, повышенной способностью аккумулировать металлы в белках, более выраженным синтезом SH-обогащенных белков.
Таким образом, в ответ на «металлический стресс» в листьях гидрофитов включаются механизмы защиты клеточного уровня, обеспечивающие устойчивость в условиях повышенных концентраций ТМ. Как показывают данные литературы и результаты наших экспериментов, эти механизмы характерны для всех растений, включая гидрофиты, и являются частью гомеостатических процессов.
Дальнейшие исследования токсического действия ТМ на гидрофиты должны быть направлены на изучение молекулярно-генетических и метаболических аспектов адаптации растений, что позволит выявить общие тенденции в формировании защитных механизмов и уточнить роль видоспецифичных реакций, способствующих толерантности к ТМ. Это особенно актуально для рекомендации определенных видов гидрофитов к использованию в фиторемедиационных технологиях и для создания генмодифицированных устойчивых форм.
Выводы
1. Установлено, что листья погруженных гидрофитов обладают повышенной способностью аккумулировать Cu2t, Cd2+ и Ni2+ в сравнении с плавающими. Это, вероятно, обусловлено большей степенью их контакта со средой и особенностями анатомического строения.
2. Выявлены различия в действии изученных металлов на пигментный комплекс и интенсивность потенциального фотосинтеза у групп гидрофитов с разной степенью погружения. Показано, что медь более токсична для гидатофитов, кадмий - для плейстофитов. По всем показателям фотосинтетической активности никель наименее токсичен.
3. Обнаружено, что в детоксикации Си2+ у гидрофитов важную роль выполняют как белковые, так и небелковые клеточные фракции; связывание Ni2+ происходит преимущественно в белках, тогда как Cd2+ - в небелковых фракциях (полимерной и растворимой).
4. Показано, что низкие концентрации №2* не влияют на синтез пигментов, интенсивность фотосинтеза и дыхания, в то же время стимулируют активность антиоксидантных реакций в листьях Е. canadensis. Возрастание концентрации металла до 3 мг/л приводит к значительному накоплению продуктов перекисного окисления липидов и подавлению основных физиологических процессов; при этом повышается значение белков в связывании никеля.
5. Получены приоритетные данные о синтезе в листьях Е. canadensis добавочных Ni2+-связывающих SH-белков (9.5,10 и 15 кД).
6. Установлено, что кратковременное действие (до 8 часов) высоких концентраций Ni2+ и Zn2+ стимулирует синтез пигментов и интенсивность фотосинтеза у элодеи. Медь при этих же условиях подавляет фотосинтетическую функцию уже в первые часы экспозиции, что, вероятно, связано с ее непосредственным участием как поливалентного металла в генерации высокотоксичных гидроксильных радикалов.
7. Впервые показана последовательность развития защитных реакций на действие высоких концентраций Ni2+, Zn2+ (3 мг/л) и Си2+ (1.5 мг/л) в листьях Е canadensis: быстрая активация антиоксидантных ферментов (супероксиддисмутазы, каталазы и глутатионредуктазы) при кратковременном (4-8 часов) действии ТМ и последующее доминирование SH-белковой защитной системы (после 12-часовой экспозиции) на фоне значительного возрастания количества продуктов перекисного окисления липидов.
Список работ, опубликованных по теме диссертации:
1. Некрасова, Г.Ф. Влияние С02 и рН среды на фотосинтез гидатофитов / Г.Ф. Некрасова, М.Г. Малёва // Б. П. Колесников - выдающийся отечественный лесовед и эколог: к 90-летию со дня рождения: Тез. докл. / УрГУ. - Екатеринбург. — 1999. — С. 78-79.
2. Малёва, М.Г. Функциональные особенности фотосинтезирующей системы роголистника, адаптированного к разным уровням С02 и рН / М.Г. Малёва, Д.А. Ронжина, Г.Ф. Некрасова // VII Молодежная конференция ботаников в С.-Петербурге: Тез. докл. - СПб. - 2000. - С. 133.
3. Малёва, М.Г. Влияние меди на морфофизиологические параметры элодеи канадской / М.Г. Малёва, Г.Ф. Некрасова // Биосфера и человечество. Материалы конференции молодых ученых памяти Н.В. Тимофеева-Ресовского / ИЭРиЖ УрО РАН. -Екатеринбург.-2000.-С. 150-151.
4. Некрасова, Г.Ф. Фотосинтетическая активность и специфика метаболизма COj у надводных, плавающих и погруженных листьев гидрофитов / Г.Ф. Некрасова, Д.А. Ронжина, М.Г. Малёва // V Всероссийская конференция по водным растениям «Гидроботаника 2000»: Тез. докл. / ИБВВ РАН. - Борок. - 2000. - С. 194-195.
5. Некрасова, Г.Ф. Донор-акцепторная функция листьев у плавающего гидрофита Hydrocharis morsus-ranae L. / Г.Ф. Некрасова, М.Г. Малёва // Междунар. конф.
«Актуальные вопросы экологической физиологии растений в XXI веке»: Тез. докл. / Коми науч. центр УрО РАН. - Сыктывкар. - 2001. - С. 287-288.
6. Некрасова, Г.Ф. Физиологические аспекты адаптации гидатофитов к водной среде / Г.Ф. Некрасова, М.Г. Малёва // Междунар. конф. «Актуальные вопросы экологической физиологии растений в XXI веке»: Тез. докл. / Коми науч. центр УрО РАН. -Сыктывкар. - 2001. - С. 288-289.
7. Малёва, М.Г. Адаптация Elodea canadensis Michx. к повышенным концентрациям иона меди / М.Г. Малёва, Н.А. Волжина // XII Конференция молодых ученых «Биология внутренних вод: проблемы экологии и биоразнообразия»: Тез. докл. / ИБВВ РАН. -Борок. — 2002. - С. 184.
8. Малёва, М.Г. Накопление и действие меди на физиологические параметры некоторых видов гидатофитов / М.Г. Малёва // IX Молодежная научная конференция «Актуальные проблемы экологии и биологии»: Тез. докл. / Коми науч. центр УрО РАН. - Сыктывкар. -2002.-С. 92.
9. Фотосинтетический метаболизм и активность карбоксилирующих ферментов у надводных, плавающих и погруженных листьев гидрофитов / Г.Ф. Некрасова, Д.А. Ронжина, М.Г. Малёва, В.И. Пьянков // Физиол. раст. - 2003. - Т. 50. - № 1. - С. 65-75.
10. Малёва, М.Г. Содержание -SH групп в белках как показатель устойчивости гидрофитов к Cu2+, Cd2+ и Ni2+ / М.Г. Малёва, Г.Ф. Некрасова // Экологические проблемы промышленных регионов: Тез. докл. - Екатеринбург. — 2003. - С. 270-271.
11. Ответные реакции Ceratophyllum demersum L. на действие тяжелых металлов (Си , Cd и Ni2+) / М.Г. Малёва, И.Н. Семашко, О.А. Павлова, Г.Ф. Некрасова // Проблемы глобальной и региональной экологии: Сборник материалов конференции молодых ученых / ИЭРиЖ УрО РАН. - Екатеринбург: Изд-во «Академкнига». - 2003. - С. 144147.
12. Малёва, М.Г. Содержание пигментов как тест-показатель действия тяжелых металлов на высшие водные растения / М.Г. Малёва, Г.Ф. Некрасова // Ученые записки НТГСПА. Материалы VI Всероссийского популяционного семинара / НТГСПА. — Н. Тагил. - 2004. -С. 167-172.
13. Малёва, М.Г. Реакция гидрофитов на загрязнение среды тяжелыми металлами / MX. Малёва, Г.Ф. Некрасова, B.C. Безель // Экология. - 2004. - №*4. - С. 266-272.
14. Радченко, Н.А. Гидрофиты как биоиндикаторы загрязнения среды города тяжелыми металлами / Н.А. Радченко, М.Г. Малёва // Экологические механизмы динамики и
устойчивости биоты: Сборник материалов конференции молодых ученых / ИЭРиЖ УрО РАН. - Екатеринбург: Изд-во «Академкнига». - 2004. - С. 197-198.
15. Повышение содержания тиоловых групп в листьях гидрофитов как ответная реакция на антропогенное загрязнение гидроценозов тяжелыми металлами / М.Г. Малёва, Г.Г. Борисова, О.И. Новачек, В.В. Волгарева // Экология промышленного региона и экологическое образование: Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции / НТГСПА - Н. Тагил. - 2004. - С. 64-69.
16. Малёва, М.Г. Роль белков в адаптации гидрофитов к тяжелым металлам / М.Г. Малёва, Г.Ф. Некрасова // «Современные проблемы водной токсикологии» Международная конференция памяти д.б.н, профессора Б.А. Флерова: Тез. докл. / ИБВВ РАН. - Борок. -2005.-С. 90-91.
17. Борисова, Г.Г. Гидрофиты как показатели загрязнения тяжелыми металлами водных объектов урбанизированных территорий / Г.Г. Борисова, М.Г. Малёва // Экология фундаментальная и прикладная: Проблемы урбанизации: Сборник материалов Международной научно-практической конференции / УрГУ. - Екатеринбург: Изд-во Урал. Ун-та. - 2005. - С. 66-68.
18. Малёва, М.Г. Особенности адаптации Elodea canadensis Michx. к тяжелым металлам в условиях модельного эксперимента / М.Г. Малева, Г.Ф. Некрасова // Материалы VI Всероссийской школы-конференции по водным растениям «Гидроботаника 2005» / ИБВВ РАН. - Рыбинск: ОАО «Рыбинский Дом печати». - 2006. - С. 305-307.
19. Борисова, Г.Г. Использование гидрофитов для биоиндикации и фиторемедиации загрязненных водных объектов / Г.Г. Борисова, Н.В. Чукина, М.Г. Малёва // Водное хозяйство России. - 2006. - № 2. - С. 30-40.
Подписано к печати 25.10.2006 г. ■ Печать ризографическая. Объем 1 пл. Тираж 110 экз. Заказ № 14. Отпечатано в типографии ООО «Интерлэнд» с оригинал-макета заказчика. 620075 г. Екатеринбург, ул. Розы Люксембург, 18.
Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Малёва, Мария Георгиевна
Перечень условных сокращений.
Введение.
Глава 1. Обзор литературы.
1.1. Поглощение и распределение тяжелых металлов в листьях гидрофитов.
1.2. Токсичность тяжелых металлов и ответные реакции растений.
1.3. Основные механизмы защиты растений от действия тяжелых металлов.
Глава 2. Объекты и методы исследований.
Глава 3. Результаты и обсуждение.
3.1. Особенности ответных реакций погруженных и плавающих гидрофитов на действие Cu2+, Cd2+ и Ni2+.
3.1.1. Накопление тяжелых металлов и изменение фотосинтетических параметров гидрофитов.
3.1.2. Распределение металлов по клеточным фракциям гидрофитов и роль белков в детоксикации ионов.
3.2. Действие возрастающих концентраций никеля на Е. canadensis.
3.2.1. Аккумуляция Ni и состояние фотосинтезирующей и дыхательной системы в листьях Е. canadensis.
3.2.2. Влияние никеля на перекисное окисление липидов и антиоксидантные реакции в листьях Е. canadensis.
3.2.3. Роль белков в адаптации Е. canadensis к повышенным концентрациям никеля.
3.3. Развитие ответных реакций Е. canadensis при кратковременном воздействии высокими концентрациями Ni ,Zn и Си
3.3.1. Поглощение металлов во времени и их влияние на фотосинтетическую функцию в листьях Е. canadensis
3.3.2. Развитие перекисного окисления липидов и антиоксидантных реакций в листьях Е. canadensis в течение суточной адаптации к Ni2+, Zn2+ и Cu2+.
3.3.3. Распределение Ni2+, Zn2+ и Си2+в клеточных фракциях Е. canadensis и участие белков в детоксикации тяжелых металлов при кратковременной экспозиции.
Введение Диссертация по биологии, на тему "Физиологические аспекты токсического действия Cu2+,Cd2+,Ni2+,Zn2+ на листья высших водных растений"
Постановка проблемы и сс актуальность. Гидрофиты, группа вторичноводных цветковых растений, в зависимости от степени контакта с водой подразделяются на воздушно-водные (гелофиты), плавающие (плейстофиты) и погруженные (гидатофиты) [1,С.4]. Водная среда по условиям обитания относительно постоянна. Однако в последние десятилетия ее стабильность нарушается антропогенными воздействиями, прежде всего, в виде различных поллютантов органического и неорганического происхождения. Среди них особое положение занимают ионы тяжелых металлов (ТМ). В небольших количествах они необходимы для нормальной жизнедеятельности высших водных растений. Такие металлы, как медь, цинк, никель, входят в состав многих ферментативных систем, обеспечивающих практически все основные функции организма [2,С.23-37;3;4]. В то же время избыток ТМ подавляет рост и влияет на жизнеспособность гидрофитов, нарушая физиолого-биохимические процессы в клетках [5-7].
Известно, что стрессовые условия вызывают образование повышенных количеств активных форм кислорода (АФК) и как следствие окислительное повреждение жизненно важных биополимеров и клеточных мембран [8,С.110;9;10]. Развитие окислительного стресса при действии ТМ и основные механизмы защиты клеточного уровня изучены более детально у высших наземных растений [11,12]. Выявлены компоненты антиоксидантной системы, включающей каротиноиды, небелковые тиолы (глутатион), ферменты (супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионредуктаза и др.) [13], а также SH-обогащенные белки, которые устраняют не только избыток ТМ, но и токсичные радикалы [14-16].
В литературе имеются сведения, что некоторые виды гидрофитов проявляют повышенную устойчивость к загрязнению среды ТМ [17-19]. Однако реакции, обеспечивающие эту способность, до конца не выяснены.
Защитные механизмы водных растений почти не исследованы. Изучение особенностей адаптивных механизмов у гидрофитов, прошедших длительный эволюционный путь приспособления к водной среде, представляется актуальным и может быть полезным не только в теоретическом плане, но и для практического использования в мониторинге и фиторемедиации.
Цель и задачи исследований. Цель работы - изучить накопление тяжелых металлов (Си , Cd , Ni , Zn ) в листьях высших водных растений, их токсическое действие на некоторые характеристики фотосинтезирующей системы и ответные про- и антиоксидантные реакции. В связи с этим были поставлены следующие задачи:
1. Выявить особенности ответных реакций (поглотительную способность; содержание пигментов, интенсивность потенциального фотосинтеза; роль белков и небелковых фракций в детоксикации металлов) погруженных и плавающих гидрофитов на действие разных концентраций Cu2+, Cd2+ и Ni2+.
2. Изучить влияние нарастающих концентраций Ni на содержание пигментов, интенсивность фотосинтеза и дыхания, процессы перекисного окисления липидов и активность антиоксидантных ферментов в листьях Elodea canadensis Michx.
3. Определить роль белков в связывании Ni2+ и выявить возможность образования дополнительных Ni -связывающих SH-белков и пептидов в листьях Е. canadensis.
4. Исследовать динамику накопления ТМ и развитие ответных реакций (содержание пигментов, интенсивность фотосинтеза, перекисное окисление липидов, активность ферментов-антиоксидантов, синтез SH-соединений) у Е. canadensis при кратковременном действии высоких концентраций Ni2+, Zn2+ и Cu2+.
Научная новизна работы. Впервые проведено комплексное исследование физиолого-биохимических процессов и основных механизмов защиты в клетках высших водных растений в ответ на токсическое действие Cu2+, Cd2+, Ni2+ и Zn2+. В сравнительном аспекте изучены аккумулятивная способность и реакция фотосиптезирующей системы погруженных и плавающих гидрофитов на действие опытных ионов. Впервые выявлено участие белковых и небелковых клеточных фракций в связывании ТМ у погруженных и плавающих гидрофитов. Показана роль растворимых и мембранно-связанных белков в детоксикации изученных металлов в зависимости от концентрации и времени воздействия. Получены приоритетные
2+ данные о синтезе в цитоплазме клеток Е. canadensis добавочных Ni -связывающих SH-белков (9.5, 10, 15 кД) в присутствии повышенных концентраций никеля. Впервые изучена динамика формирования антиоксидантных реакций в листьях элодеи в короткий интервал времени (0-24 часа) при действии высоких концентраций Ni2+, Zn2+ и Cu2+ (от 1.5 до 3 мг/л).
Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты диссертационной работы существенно расширяют представления о механизмах Л I Л I Л I Л I защиты от действия Си , Cd , Ni и Zn у высших водных растений. Изучение способности погруженных и плавающих гидрофитов накапливать отдельные элементы, а также выявление токсического действия ТМ и механизмов детоксикации представляют не только научный интерес, но и имеют большое практическое значение для решения задач мониторинга водных экосистем и фиторемедиации. Перспективным в теоретическом плане и для практического использования представляется изучение видоспецифичных ответных реакций водных растений на действие ТМ. Неоднозначность этих реакций свидетельствует о разнообразии путей адаптации гидрофитов к одним и тем же условиям. Данные диссертационной работы могут быть использованы при чтении курсов лекций по физиологии, биохимии и экологии растений в ВУЗах на кафедрах соответствующего профиля.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на международных конференциях «Актуальные вопросы экологической физиологии растений в XXI веке» (Сыктывкар, 2001), «Биология внутренних вод: проблемы экологии и биоразнообразия» (Борок, 2002), «Современные проблемы водной токсикологии» (Борок, 2005); всероссийских школах-конференциях по водным растениям «Гидроботаника 2000» (Борок, 2000) и «Гидроботаника 2005» (Борок, 2005); VI Всероссийском популяционном семинаре (Нижний Тагил, 2004); научных и научно-практических конференциях «Б. П. Колесников - выдающийся отечественный лесовед и эколог: к 90-летию со дня рождения» (Екатеринбург, 1999), «Экологические проблемы промышленных регионов» (Екатеринбург, 2003), «Экология промышленного региона и экологическое образование» (Нижний Тагил, 2004); VII и IX молодежных конференциях «Актуальные проблемы биологии и экологии» (Сыктывкар, 2000; 2002), VII молодежной конференции ботаников в Санкт-Петербурге (Санкт-Петербург, 2000), конференциях молодых ученых «Биосфера и человечество» (Екатеринбург, 2000), «Проблемы глобальной и региональной экологии» (Екатеринбург, 2003), «Экологические механизмы динамики и устойчивости биоты» (Екатеринбург, 2004), «Экология в меняющемся мире» (Екатеринбург, 2006).
Публикации: По материалам диссертации опубликовано 19 работ, в том числе 3 статьи в центральных российских научных журналах.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 122 страницах машинописного текста, содержит 3 таблицы и 26 рисунков. Библиография представлена 182 работами, в числе которых 92 иностранных.
Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Малёва, Мария Георгиевна
1. Установлено, что листья погруженных гидрофитов обладают
с плавающими. Это, вероятно, обусловлено большей степенью их
контакта со средой и особенностями анатомического строения. 2. Выявлены различия в действии изученных металлов на пигментный
комплекс и интенсивность потенциального фотосинтеза у групп
гидрофитов с разной степенью погружения. Показано, что медь более
токсична для гидатофитов, кадмий - для плейстофитов. По всем
показателям фотосинтетической активности никель наименее токсичен. 3. Обнаружено, что в детоксикации Си^^ у гидрофитов важную роль
выполняют как белковые, так и небелковые клеточные фракции;
связывание Ni^ "^ происходит преимущественно в белках, тогда как Cd^^ -
в небелковых фракциях (полимерной и растворимой). 4. Показано, что низкие концентрации Ni не влияют на синтез пигментов,
интенсивность фотосинтеза и дыхания, в то же время стимулируют
активность антиоксидантных реакций в листьях Е. canadensis. Возрастание концентрации металла до 3 мг/л приводит к значительному
накоплению продуктов перекисного окисления липидов и подавлению
основных физиологических процессов; при этом повышается значение
белков в связывании никеля. 5. Получены приоритетные данные о синтезе в листьях Е. canadensis
добавочных Ni -связывающих Sn-белков (9.5, 10 и 15 кД). 6. Установлено, что кратковременное действие (до 8 часов) высоких
концентраций Ni^ "^ и Zn^^ стимулирует синтез пигментов и интенсивность
фотосинтеза у элодеи. Медь при этих же условиях подавляет
фотосинтетическую функцию уже в первые часы экспозиции, что. вероятно, связано с ее непосредственным участием как нолнвалентного
металла в генерации высокотоксичных гидроксильных радикалов. 7. Впервые показана последовательность развития защитных реакций на
действие высоких концентраций NP^, Zn^^ (3 мг/л) и Си^^ (1.5 мг/л) в
листьях Е. canadensis: быстрая активация антиоксидантных ферментов
(супероксиддисмутазы, каталазы и глутатионредуктазы) при
кратковременном (4-8 часов) действии ТМ и последующее
доминирование SH-белковой защитной системы (после 12-часовой
экспозиции) па фоне значительного возрастания количества нродуктов
нерекисного окисления липидов.
Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Малёва, Мария Георгиевна, Казань
1. Лукина, Л.Ф. Физиология высших водных растений / Л.Ф. Лукина, Н.Н, Смирнова. - К.: Наук, думка, 1988. - 187с.
2. Физиология растительных организмов и роль металлов / Н.М. Чернавская, О.Н. Кожанова, А.Г. Дмитриева и др. Под ред. Н.М. Чернавской. - М.: Изд-во МГУ, 1989.-157с.
5. Золотухина, Е.Ю. Тяжелые металлы в водных растениях. Аккумуляция и токсичность / Е.Ю. Золотухина, Е.Е. Гавриленко// Биологич. науки. - 1989.-№9.-С.93-106.
6. Physiological responses ofLemna trisulca L. (duckweed) to cadmium and copper bioaccumulation / M.N.V. Prasad, P. Malec, A. Waloszek et al. // Plant Sci. -2001.-Vol.161.-P.881-889.
7. Mendelssohn, I.A. A comparison of physiological indicators of sublethal cadmium stress in wetland plants / I.A. Mendelssohn, K.L. McKee, T. Kong //Environ. Experim. Bot. - 2001. - V.46. - P.263-275.
8. Чиркова, T.B. Физиологические основы устойчивости растений: Учеб. пособие / Т.В. Чиркова. - Спб.: Изд-во -Петерб. ун-та, 2002. - 244с.
9. Мерзляк, М.Н. Активированный кислород и жизнедеятельность растений / М.Н. Мерзляк // Соросов, образов, журн. - 1999. - №9. - 20-26.
10. Кулинский, В.И. Активные формы кислорода и оксидативная модификация макромолекул: польза, вред и защита / В.И. Кулинский // Соросов, образов,журн.-1999.-№1.-С.2-7.
11. Gallego, S.M. Effect of heavy metal ion excess on sunflower leaves: evidence for involvement of oxidative stress / S.M. Gallego, M.P. Benavides, M.L. Tomaro //Plant Sci.-1996.-Vol.121.-P.151-159.105
12. Effect of cadmium on lipid peroxidation, superoxide anion generation an activities of antioxidant enzymes in growing rice seedlings / K, Shah, R.G.Kumar, S.V. Verma, R.S. Dubey // Plant Sci. - 2001. - Vol.161. - P.I 135-1144.
13. Blokhina, O. Antioxidants, Oxidative Damage and Oxygen Deprivation Stress: a Review / O. Blokhina, E. Virolainen, K.V. Fagerstedt // Annals of Bot. - 2003. -V.91.-P. 179-194.
14. Cobbett, C. Phytochelatins and metallothioneins: roles in heavy metal detoxification and homeostasis / C. Cobbett, P. Goldsbrough / Annu. Rev. PlantBiol.-2002.-V.53.-P.159-182.
15. Down-regulation of metallothionein, a reactive oxygen scavenger, by the small GTPase OsRacl in Rice / H.L. Wong, T. Sakamoto, T. Kawasaki et al. // PlantPhysiol. - 2004. - Vol. 135. - P.1447-1456.
16. Increased levels of peroxisomal active oxygen-related enzymes in copper- tolerant Pea plants / J.M. Palma, M. Gomez, J. Yan et al. // Plant Physiol. - 1987.-V.85.-P.570-574.
17. Микрякова, Т.Ф. Накопление тяжелых металлов макрофитами в условиях различного уровня загрязнения водной среды / Т.Ф. Микрякова // Водныересурсы. - 2002. - Т.29. - №2. - 253-255.
18. Микрякова, Т.Ф. Содержание тяжелых металлов в макрофитах Моложского плеса Рыбинского водохранилища / Т.Ф. Микрякова // Биолог, внутр. вод. -1996.-№99.-С.11-13.
19. Абдуллаев, Д. О роли высшей водной растительности в самоочищении водоемов / Д. Абдуллаев, Г.К. Мадалиева // Физиолого-биохимическиеаспекты культивирования водорослей и высших водных растений вУзбекистане.-Т.: Фан, 1976. -С.28-43.106
20. Мережко, А.И. Высшие водные растения как фактор, нредотвращающий загрязнение водоемов поверхностным стоком / А.И, Мережко, К.Б,Якубовский // Формиров. и контроль качества поверх, вод. - Киев: Наук,думка. - 1976. - Вып.З. - 34-37.
21. Мережко, А.И. Влияние высших водных растений на качество воды / А.И. Мережко // Гидробиол. журн. - 1980. - Т. 16. - N^6. - 93-94.
22. Микрякова, Т.Ф. Роль прибрежно-водной растительности в очистке сточных вод / Т.Ф. Микрякова // Влияние стоков Череповецкогопромышленного узла на состояние Рыбинского водохранилища. - Рыбинск,1990.-С.83-88.
23. Efficiency of constructed wetlands in decontamination of water polluted by heavy metals / Sh. Cheng, W. Gross, F. Karrenbrock, M. Thoennessen // Ecolog.Engin. - 2002. - V. 18. - P.317-325.
24. Барсукова, B.C. Физиолого-генетические аспекты устойчивости растений к тяжелым металлам: Аналит. обзор / B.C. Барсукова. СО РАН; ГПНТБ; Ин-тпочвоведения и агрохимии. - Новосибирск. - 1997. - Сер.«Экология». -Вып.47. - 63с.
25. Реймерс, Н.Ф. Азбука природы. Микроэнциклопедия биосферы / Н.Ф. Реймерс. - М . : Знание, 1980.-208с.
26. Кабата-Пендиас, А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Кабата- Педиас, X. Пендиас. - М.: Мир, 1989. - 439с.
27. Baker, A.I.M. Accumulators and excluders - strategies in the response of plants to heavy metals / A.I.M. Baker // J. Plant.Nutr. - 1981. - Vol.3. - №14. - P.643-654.
28. Zinc, lead and cadmium accumulation and tolerance in Tipha latifolia as affected by iron plaque on the root surface / Z. Ye, A.J.M. Baker, M.H. Wong, A. Willis //Aquatic Botany. - 1998. - Vol.61. - P.55-67.
29. Thompson, E.S. The Accumulation of Cadmium by the Yellow Pond Lily, Nuphar variegatum, in Ontario Peatlands / E.S. Thompson, F.R. Pick, L.I.107Bendell-Young // Arch. Environ. Contam. Toxicol. - 1997. - Vol.32. - P.I61-165.
30. Uptake of heavy metals, arsenic, and antimony by aquatic plants in the vicinity of ore mining and processing industries / E.I. Hozhina, A.A. Khramov, P.A.Gerasimov, A.A. Kumarkov // J. Ceochem. Expl. - 2001. - V.74. - P. 153-162.
31. Ковальский, B.B. Концентрирование микроэлементов водными растениями / B.B. Ковальский, И.Ф. Грибовская, Б.Ф. Самарина // Биология озер. -Вильнюс, 1970.-С.79-86.
32. Микрякова, Т.Ф. Накопление тяжелых металлов в сусаке зонтичном {Butomus umbellatus L.) в Волжском нлесе Рыбинского водохранилища /Т.Ф. Микрякова, В.Г. Папченков // Биология внутр. вод. - 2000. - }^»Ъ. -С.106-110.
33. Горышина, Т.К. Фотосинтетический аппарат растений и условия среды / Т.К. Горышина. - Л.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1989. - 204с.
34. Горышина, Т.К. Экология растений: Учеб. пособие / Т.К. Горышина. - М.: Высш. шк., 1979.-368с.
35. Микрякова, Т.Ф. Тяжелые металлы в различных органах сусака зонтичного {Butomus umbellatus L.) / Т.Ф. Микрякова / Биология внутр. вод. - 1997. -№3.-С.27-32.
36. Heavy metal soфtion by aquatic plants in Taiwan / C.-L. Lee, C. Wang, C.-H. Hsu, A.-A. Chiou // Bull. Envir. Contam. Toxicol. - 1998. - V.61. - P.497-504.
37. Третьякова, Е.И. Особенности распределения тяжелых металлов но различным компонентам водных экосистем бассейна Оби в зависимости оттипа минирализации / Е.И. Третьякова, Т.С. Папанина // Водное хоз. России.- 2004. - Т.6. - №.2. - 97-104.108
38. Метаболизм антропогенных токсикантов в высших растениях / Г.И Квеситадзе, Г.А. Хатисашвили, Т.А. Садунишвили, З.Г. Евстигнеева. Отв.ред. В.О. Попов. - М.: Наука, 2005. - 199с.
39. Кадукин, А.И., Аккумуляция Fe, Мп, Zn, Си и Сг у некоторых водных растений / А.И. Кадукин, В.В. Красинцева, Г.И. Романова // Гидробиол.журн.-1982.-Т.18.-№1.- 79-82.
40. Варенко, Н.И. Роль высшей водной растительности в миграции марганца, цинка, меди и кобальта в Днепродзержинском водохранилище / Н.И.Варенко, В.Т. Чуйко //Гидробиол. журн.- 1971.-T.7.-J\23.-С.54-57.
41. Дикиева, Д. Химический состав макрофитов и факторы, определяющие концентрацию минеральных веществ в высших водных растениях / Д.Дикиева, И.А. Петрова // Гидробиологические процессы в водоемах. Подред. Ч. Распопова. - Л.: Наука, 1983. - 245с.
42. Микрякова, Т.Ф. Влияние солей тяжелых металлов на рост и накопительную способность ряски малой {Lemna minor) I Т.Ф. Микрякова //Пресноводные гидробионты и их биология. - Л.: Наука. - 1983. - Вып.48(51).-С.31-37.
43. Микрякова, Т.Ф. О токсичности иона меди для роголистника / Т.Ф. Микрякова / Биология внутренних вод. - 1987. - JV573. - 13-16.
44. Мур, Дж. Тяжелые металлы в природных водах: Контроль и оценка влияния: Пер.с англ. / Дж. Мур, Рамамурти. - М.: Мир, 1987. - 288с.
45. Микрякова, Т.Ф. Влияние кадмия на рост ряски малой / Т.Ф. Микрякова / Биология внутрен. вод. - 1980. - №48. - 22-25.
46. Thompson, E.S. The Accumulation of Cadmium by the Yellow Pond Lily, 109Nupgar variegatum, in Ontario Peatlands / E.S. Thompson, F.R. Pick, L.I.Bendell-Young// Arch. Environ. Contam. Toxicol. - 1997. - V.32. -P. 161-165.
47. Greger, M. Heavy Metal Abundance / Heavy metal stress in plants. From molecules to Ecosystems // Ed. Prasad M.N.V., Hagemeyer J. Germany, Springer.-1999.-P.2-27.
48. Распределение Cd и Fe в растениях Mesembryanthemum crystallinum при адаптации к Cd-стрессу / Н.И. Шевякова, И.А. Нетронипа, Е.Е. Аронова,В.В. Кузнецов // Физиол. раст. - 2003. - Т.50. - №5. - 756-763.
49. Косицин, А.В. Внутриклеточное распределение Zn в листовой ткани томатов / А.В. Косицин, Т.Н. Игошина // Физиол. раст. - 1964. - Т.П. -ВЫП.2.-С.175-180.
50. Серегин, И.В. Распределение кадмия, свинца, никеля и стронция в набухающих зерновках кукурузы / И.В. Серегин, А.Д. Кожевникова //Физиол. раст. - 2005. - Т.52. - №4. - 635-640.
51. Серегин, И.В. Транспорт, распределение и токсическое действие стронция на рост проростков кукурузы / И.В. Серегин, А.Д. Кожевникова // Физиол.раст. - 2004. - Т.51.-№2.-С.241-248.
52. Cellular compartmentation of cadmium and zinc in relation to other elements in the hyperaccumulator Arabidopsis halleri IH. Kupper, E. Lombi, F.-J. Zhao, S.P.McGrath // Planta. - 2000. - V.212. - P.75-84.
53. Hall, J.L. Cellular mechanisms for heavy metal detoxification and tolerance / J.L. Hall // J. Exper. Bot. - 2002. - V.53. - №366. - P. 1-11.
54. Pohlmeier, A. Metal Speciation, Chelation and Complexing Ligands in Plants / Heavy metal stress in plants. From molecules to Ecosystems // Ed. PrasadM.N.V., Hagemeyer J. Germany, Springer. - 1999. - P.29-72.
55. The role of low molecular waight organic acids in mechanisms of increased zinc tolerance in Silene vulgaris (Moench) Garcke./ H. Harmens, P.L.M. Koevoets,J.A.C. Verkleij et all. // New Phtol. - 1994. - V. 126. - P.615-621.
56. Токсическое действие и распределение никеля в корнях кукурузы / И.В. noСерегин, А.Д. Кожевникова, Е.М. Казюмина, В.Б. Иванов // Физиол. раст. -2003.-Т.5.-С.793-800.
57. Золотухина, Е.Ю. Связывание меди, кадмия, железа, цинка и марганца в белках водных макрофитов / Е.Ю. Золотухина, Е.Е. Гавриленко // Физиол.раст. - 1990. - Т.37. - Вын.4. - 651-558.
58. Полевой, В.В. Физиология растений: Учеб. для биол. снец. вузов / В.В. Полевой. - М.: Высш. шк., 1989. - 464с.
59. Maksymiec, W. Effect of copper on cellular processes in higher plants / W. Maksymiec // Photosynthet. - 1997. -V.34(3). - P.321-342.
60. Панин, M.C. Аккумуляция тяжелых металлов растениями Семипалатинского Прииртышья / М.С. Панин. Отв. ред. В.Б. Ильин. -Семипалатинск: ГУ Семей, 1999. - 309с.
61. Попов, А.Н. Применение водных макрофитов для очистки новерхностных вод от ионов металлов / А.П. Попов, В.Л. Браяловская // Водное хозяйствоРоссии. - 2000. - Т.2. - №3. - 268-274.
62. Влияние меди и цинка на рост Spirulina platensis и аккумуляция клетками тяжелых металлов / А.А. Палимова, В.В. Попова, Л.П. Цоглин и др. //Физиол. раст. - 2005. - Т.52. - №2. - 259-265.
63. Цаценко, Л.В. Чувствительность различных тестов на загрязнение воды тяжелыми металлами и пестицидами с использованием ряски малой Lemnaminor L. / Л.В. Цаценко, Н.Г. Малюга // Экология. - 1998. - №5. - 407-409.
64. Влияние Ni^ ^ на начальные этапы биосинтеза хлорофилла и его феофитинизацию в клетках Euglena gmcilis I Е.Е. Мананкина, С.Мельников, Е.А. Будакова, Н.В. Шалыго // Физиол. раст. - 2003. - Т.50. -№3.-С.437-441.
65. Золотухина, Е.Ю. Влияние ионов цинка и меди на фотосинтез и дыхание морских макроводорослей / Е.Ю. Золотухина, Е.Е. Гавриленко, К.С. Бурдин// Физиол. раст. - 1987. - Т.34. - .№2. - 266-275.
66. Действие низких концентраций меди на фотоингибирование фотосистемы I l lII у Chlorella vulgaris (Beijer) / B.A. Полынов, Д.П. Маторин, Д.В. Вавилин,П.С. Венедиктов // Физиол. раст. - 1993. - Т.40. - №5. - 754-759.
67. Демидчик, В,В. Токсичность избытка меди и толерантность к нему растений / В,В, Демидчик, А.И. Соколик, В,М, Юрин // Успехи совр. биол, -2001,-Т,121.-№5,-С,511-525,
68. Reichman, S.M, The responses of plants to metal toxicity: A review focusing on copper, manganese and zinc / S.M. Reichman // The Australian Minerals andEnergy Environ, Found. Occasional Paper. - 2002, - №4, - 54p.
69. Femandes, J.C. Biochemical, physiological, and structural effects of excess copper in plants / J.C. Femandes, F.S. Henriques // Bot. Rev. - 1991. -V.57. -P.246-273.
70. Rattigan, B,M, Toxicity of soluble copper and other metal ions to Elodea Canadensis I B,M. Rattigan, B.T. Brown // Environ, Pollut, - 1979, - V.20, -№4,-P,303-314.
71. Das, P. Studies on cadmium toxicity in plants: A review / P, Das, S. Samantaray, G.R. Rout // Environ. PpUut. - 1997. -V.98. - № 1 . - P.29-36.
72. Response to cadmium in carrot in vitro plants and cell suspension cultures / L. Sanita di Toppi, M, Lambardi, L. Pazzagli et al. // Plant Sci. - 1998. - V.137. -P.I 19-129.
73. Гуральчук, Ж.З. Механизмы устойчивости растений к тяжелым металлам / Ж.З. Гуральчук // Физиол. и биохим. культ, раст. - 1994, - Т.26, - №2, -С.107-117.
74. Серегин, И.В. Физиологические аспекты токсического действия кадмия и свинца на высшие растения / И.В. Серегин, В.Б. Иванов // Физиол. раст, -2001, - Т,48, - № 4, - 606-630.
75. Иванов, В.Б. Сравнение влияния тяжелых металлов на рост корня в связи с проблемой специфичности и избирательности их действия / В.Б. Иванов,Е.И, Быстрова, И,В, Серегин // Физиол, раст. - 2003. - Т.50. - №3. - 445-454.112
76. Wildner, G.F. The effect of divalent metal ion on the activity of Mg^^-depleted ribulose-l,5-bisphospgate oxygenase / G.F. Wildner, J. Henkel // Planta. - 1979.-V.146.-P.223-228.
77. Hegedus, A. Comparative studies of H2O2 detoxifying enzymes in green and greening barley seedlings under cadmium stress / A. Hegedus, S. Erdei, G.Horvath//Plant Sci.-2001.-Vol.160.-P.1085-1093.
78. Teisseire, H. Copper-induced changes in antioxidant enzymes activities in fronds of duckweed {Lemna minor) I H. Teisseire, V. Guy // Plant Sci. - 2000. - V.I 53.- P.65-72.
79. Cadmium and zinc induction of lipid peroxidation and effects on antioxidant enzyme activities im bean {Phaseolus vulgates L.) / A. Chaoui, S. Mazhoudi,M.H.Ghorbaletal.//PlantSci.-1997.-V.127.-P.139-147.
80. Mittler, R. Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance / R. Mittler // TRENDS in Plant Sci. - 2002. - V.7 - №3. - P.405-410.
81. Schutzendubel, A. Plant responses to abiotic stress: heavy metal-induced oxidative stress and protection by mycorrhiztion / A. Schutzendubel, A. Polle // J.Exper. Bot. -2002. - V.53. -^«372. -РЛ351-1365.
82. Bhattacharjee, S. Reactive oxygen species and oxidative burst: Roles in stress, senescence and signal transduction in plants / S. Bhattacharjee // Current Sci. -2005.-V.89.-№7.-P.I 113-1121.
83. Fediuc, E. Physiologocal and biochemical aspects of cadmium toxicity and protective mechanisms induced in Phragmites austmlis and Typha latifolia I E.Fediuc, L. Erdei // Plant Physiol. - 2002. - V. 159. - P.265-271.
84. Prasad, K.V.S.K. Concerted action of antioxidant enzymes and curtailed growth under zinc toxicity in Brassica juncea I K.V.S.K. Prasad, P.P. Saradhi, P.Sharmila // Environ. Experiment. Bot. - 1999. - Vol.42. - P. 1 -10.
85. Тарчевский, И.А. Сигнальные системы клеток растений / И.А. Тарчевский. Отв.ред. А.Н. Гречкин. - М.: Наука, 2002. - 294с.
86. Евсеева, Т. Механизмы поступления, распределения и детоксикации 113тяжелых металлов у растений / Т. Евсеева, И. Юранева, Е. Храмова //Вестник Института биологии. Электрон, реферат, журн. - 2003. - J\k69 //http://ib.komisc.rU/t/ru/ir/vt/03-69/01 .html
87. Феник, СИ. Механизмы формирования устойчивости растений к тяжелым металлам / СИ. Феник, Т.Б. Трофимяк, Я.Б. Блюм // Усн. совр. биол. - 1995.-Т.115.-ВЫП.З.-С261-275.
88. Prasad, M.N.V. Metallothioneins and Metal Binding Complexes in Plants / M.N.V. Prasad // Heavy metal stress in plants. From molecules to Ecosystems.Ed. Prasad M.N.V., Hagemeyer J. Germany, Springer. - 1999. - P.51-72.
89. Серегин, И.В. Фитохелатины и их роль в детоксикации кадмия у высших растений / И.В. Серегин // Успехи биол. хим. - 2001. - Т.41. - С283-300.
90. Cobbett CS. Phytochelatins and their roles in heavy metal detoxification // Plant Physiol. - 2000. - V.I23. - P.825-832.
91. Yan, S-L. Isolation and characterization of phytochelatin synthase in rice seedlings / S.-L. Yan, C-C Tsay, Y.-R. Chen // Proc. Natl. Sci. Counc. ROC(B).- 2000. - V.24. - №4. - P.202-207.
92. Klapheck, S., Synthesis of phytochelatins and homophytochelatins in Pisum sativum L. / S. Klapheck, S. Schlunz, L. Bergmann // Plant Physiol. - 1995. -V.107.-P.515-521.
93. Tukendorf, A. Homophytochelatin accumulation in Cd-treated runner bean plants is related to their growth stage / A. Tukendorf, E. Skorzynska-Polit, T. Baszynski// Plant Sci. - 1997. - Vol.129. - P.21-28.
94. Phytochelatins (class III metallothioneins) and their desglycyl peptides indused by cadmium in normal root cultures of Rubia tinctorum L. / H. Kubota, K. Sato,T. Yamada, T. Maitani // Plant Sci. - 1995. - V.I06. - P. 157-166.
95. Phytochelatin homologs induced in hairy roots of horseradish / H. Kubota, K. Sato, T. Yamada, T. Maitani // Phytochem. - 2000. - V.53. - P.239-245.
96. Kjieer, R. Phytochelatins protect plant enzemes from heavy metal poisoning / R. Kneer, M.H. Zenk // Phytochem. - 1992. - V.31. - P.2663-2667.114
97. Characterization of cadmium binding peptides from pepper {Capsicum annuum) I F. Jemal, L. Didierjean, R. Ghir et al. // Plant Sci. - 1998. - V.137. -P.143-154.
98. Образование ванадий-тионеина клетками Anacystis nidulans при высоких концентраций металла / Я.В. Саванина, А.Г. Адани, А.Ф. Лебедева и др. //Вестн. Моск. Ун-та. - 1995. - Сер. 16: Биология. - № 1 . - 38-45.
99. Cadmium toxicity and resistance in Chlorella sp. / D. Kaplan, Y.M. Heimer, A. Abeliovich, P.B. Goldsbrough // Plant Sci. - 1995. -V.I09. -P. 129-137.
100. Devi, S.R. Copper toxicity in Ceratophyllum demersum L. (Coontail), a free floating macrophyte: Response of antioxidant enzymes and antioxidants / S.R.Devi, M.N.V.Prasad//Plant Sci.-1998.-V.138. -P.157-165.
102. Кулаева, О.Н. Стрессовые белки растений / О.Н. Кулаева, Т.П. Микулович, В.А. Хохлова // Современные проблемы биохимии. Под ред.Г.К. Скрябина, М.С. Одинцевой.-М.: Наука, 1991.-С. 174-190.
103. Cadmium lets increase the glutathion pool in bryophytes /1 . Bruns, K. Sutter, S. Menge et al. // J. Plant Physiol. - 2001. - V.I58. - P.79-89.
104. Interactions between biosynthesis, compartmentation and transport in the control of glutathion homeostasis and signaling / G. Noctor, L. Gomez, H.Vanacker, C. Foyer // J. Exper. Bot. - 2002. - V.53. - №372. - P. 1283-1304.
105. Cell-specific measurement of cytosolic glutathion in poplar leaves / T.N, Hartmann, M.D. Fricker, H. Rennenberg et all, // Plant Cell Environ. - 2003. -Vol.26.-P.965-975.
106. Beyer, W. Superoxide Dismutases / W. Beyer, J. Imlay, I. Fridovich // Prog. Nucl. Acid Res. - 1991. - V.40. - P.221-253.
107. Alscher, R.G. Role of Superoxide Dismutases (SODs) in controlling oxidative stress in plants / R.G. Alscher, N. Erturk, L.S. Heath // J. Exper. Bot. - 2002. -V.53.-№372.-P.1331-1341.
108. Watt, R.K. Nickel-binding proteins / R.K. Watt, P.W. Ludden // Cell. Mol. 1.ife Sci. - 1999. - V.56. - P.604-625.
109. Nickel superoxide dismutase structure and mechanism / D.P. Barondeau, C.J. Kassmann, C.K. Bruns et al. // Biochem. - 2004. - V.43(25). -P.8038-8047.
110. Foyer, C. The presence of glutathione and glutathione reductase in 116chloroplasts: A proposed role in ascorbic acid metabolism / С Foyer, B. Halliwell// Planta. - 1976. - V.133. - РЛ-25.
111. Catalases in plants / H. Willekens, D. Inze, M.Van Montagu et al. // Mol. Breeding. - 1995. - V. 1. - P.207-228.
112. Гродзинский, A.M. Краткий справочник по физиологии растений / A.M. Гродзинский, Д.М. Гродзинский. - Киев: Наукова Думка, 1964. - 388с.
113. Гавриленко, В.Ф. Большой практикум по физиологии растений / В.Ф. Гавриленко, М.Е. Ладыгина, Л.М. Хандобина. - М.: Высшая школа, 1975. -392с.
114. Некрасова, Г.Ф. Формирование фотосинтетического аппарата в период роста погруженного, плавающего и надводного листа гидрофитов / Г.Ф.Некрасова, Д.А. Ронжина, Е.Б. Коробицына // Физиол. раст. - 1998. - Т.45. -С.539-548.
115. Фотосинтетический метаболизм и активность карбоксилирующих ферментов у надводных, плавающих и погруженных листьев гидрофитов /Г.Ф. Некрасова, Д.А. Ронжина, М.Г. Малёва, В.И. Пьянков // Физиол. раст. -2003.-Т.50.-№1.-С.65-75.
116. Семихатова, О.А. Манометрические методы изучения дыхания и фотосинтеза растений / О.А. Семихатова, М.В. Чулановская. - М.: Наука,1965.-С.77-80.
117. ЕПтап, G.L. Tissue sulfhydryl groups / G.L. Ellman // Arch. Biochem. Biophys. - 1959. - V.82. - P.70-77.
118. Nagalakshmi, N. Responses of glutathione cycle enzymes and glutathione metabolism to copper stress in Scenedesmus bijugatus I N. Nagalakshmi, M.N.V.117Prasad // Plant Scienc. - 2001. - V. 160. - P.291 -299.
119. Laemmli, U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4 / U.K. Laemmli // Nature. - 1970. - V.277. - P.680-685.
120. Blum, H. Improved silver staning of plant proteins, RNA and DNA in polyacrylamide gels / H. Blum, H. Beier, H.J. Gross // Electroph. - 1987. - V.8. -P.93-99.
121. Shakterle, T.R. A simplified method for the quantities assay of small amounts of protein in biological material / T.R. Shakterle, R.L. Pollack // Analytical Bioch.-1973. - V.51. - № 2 . - P.654-655.
122. Ермаченко, Jl.A. Атомно-абсорбционный анализ с графитовой печатью / Л.А. Ермаченко, В.М. Ермаченко. Под ред. Л.Г. Подуновой. - М.: ПАИМС,1999.-219с.
123. Uchiyama, М. Determination of Malonaldehyde Precursor in Tissues by Thiobarbituric Acid Test / M. Uchiyama, M. Mihara // Anal. Biochem. - 1978. -V.86.-P.287-297.
124. Починок, Х.П. Методы биохимического анализа растений / Х.Н. Починок. - Киев: Наукова думка, 1975. - 335с.
125. Paoletti, F. Determination of superoxide dismutase activity by purely chemical system based on NAD(P)H oxidation / F. Paoletti, A. Macali // MethodsEnzymol. - 1990. - V. 186. - P.209-220.
126. Foyer, C.H. The presence of glutathione and glutathion reductase in chloroplasts: A proposed role in ascorbic acid metabolism / C.H. Foyer, B.Holliwell // Planta. - 1976. - V.13. - P.21-25.
127. Вуколов, Э.А. Основы статистического анализа. Практикум по статистическим методам и исследованию операций с использованиемпакетов STATISTIC А и EXEL: Учебное пособие / Э.А. Вуколов. - М.:ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. - 464с.
128. Юрин, В.М. Регуляция ионного транспорта через мембраны растительных клеток / В.М. Юрин, А.И. Соколик, А.П. Кудряшов. - Мн.:118Навука i тэхн1ка, 1991. - 271 с.
129. Демидчик, В.В. Поступление меди в растения и распределение в клетках, тканях и органах / В.В. Демидчик, А.И. Соколик, В.М. Юрин // Успехи совр.биол. - 2001. -Т.121. - Х22. -С.190-197.
130. Pich, А. Translocation of copper and other micronutrients in tomato plants {Lycopersicon esculentum Mill.): nicotianamine-stimulated copper transport inthe xylem / A. Pich, G. Scholz // J. Exp. Bot. - 1996. - V.47. - P.41 -47.
132. Phytoremediation: a novel strategy for the removal of toxic metals from the environment. Using plants / D.E. Salt, M. Blaylock, N.P.B.A. Kumar et al. //Biotechnology. - 1995.-V.13.-P. 468-474.
133. Assche, F. Effects of metals on enzyme activity in plants / F. Assche, H. Clijsters // Plant Cell Environ. - 1990. -V.I 3. - №2. - P. 195-206.
134. Padmaja K. Inhibition of chlorophyll synthesis in Phaseolus vulgaris L. seedlings by cadmium acetate / K. Padmaja, D.D.K. Prasad, A.R.K. Prasad //Photosynthet. - 1990. - V.24. - №3. - P.399-405.
135. Изменения фотосинтетического аппарата листьев бобов в зависимости от содержания тяжелых металлов в среде выращивания / В.А. Караваев, A.M.Баулин, Т.В. Гордиенко и др. // Физиол. раст. - 2001. - Т.48. - №1. - 47-54.
136. The effect of Си, Zn and Pb on the chlorophyll content of the lichens Cladonia convoluta and Cladonia rangiformis I M.K. Chettri, CM. Cook, E. Vardaka et al.// Environ. Exp. Bot. - 1998. -№39. - P. 1-10.
137. Состояние фонда фотосинтетических пигментов хвойных пород в условиях г. Гоно-Алтайска / Т.П. Астафурова, P.O. Собчак, Т.А. Зайцева идр. //Наука. Культура. Образование.-2000.-Х54/5.-С.215-218.
138. Prasad, M.N.V. Impact of Heavy Metals on Photosynthesis / M.N.V. Prasad, K. Strzalka // Heavy metal stress in plants. From molecules to Ecosystems. Ed.Prasad M.N.V., Hagemeyer J. Germany, Springer. - 1999. - P.I 17-138.
139. Влияние кадмия на СОг-газообмен, переменную флуоресценцию хлорофилла и уровень антиоксидантных ферментов в листьях гороха / Т.И.Балахина, А.А. Кособрюхов, А.А. Иванов, В.Д. Креславский // Физиол. раст.-2005.-Т.52.-№1.-С.21-26.
140. Tripathy, Inactivation of chloroplast photosynthetic electron transport activity by Ni^ "*" / C. Tripathy, B. Bhatia, P. Mohanty // Biochim. Biophys. Acta. -1981.-V.638.-P.217-224.
141. MacFarlane, G.R. Zinc distribution and excretion in the leaves of the grey mangrove, Avicennia marina (Forsk.) Vierh / G.R. MacFarlane, M.D. Burchett //Environ. Exper.Bot-1999.-V.41.-P.167-175.
142. MacFarlane, G.R. Cellular distribution of copper, lead and zinc in the grey mangrove, Avicennia marina (Forsk.) Vierh / G.R. MacFarlane, M.D. Burchett //Aquat. Bot. - 2000. - V.68. - P.45-59.
143. Влияние меди и цинка на рост Spirulina platens is и аккумуляция клетками тяжелых металлов / А.А. Налимова, В.В. Попова, Л.Н. Цоглин, Н.А.Пронина // Физиол. раст. - 2005. - Т. 52. - №2. - 259-265.
144. Сердюк, Е.М. Влияние избытка цинка на ультраструктуру клеток корня люцерны / Е.М. Сердюк, Ж.З. Гуральчук // Физиол. и биохим. культ, раст. -1987. - Т. 19. - № 5. - 485-490.
145. Vogeli-Lange, R. Ralationship between cadmium, glutathion and cadmium- binding peptides (phytochelatins) in leaves of intact tobacco seedlings / R.Vogeli-Lange, G.J. Wagner// Plant Sci. - 1996. -V.I 14. - P . I 1-18.
146. Characterization of cadmium binding, uptake and translocation in intact 120seedlings of bread and durum wheat cultivars / J.J. Hart, R.M. Welch, W.A.Norvelletal.//PlantPhysiol.-1998.-Vol.ll6. - P . 1413-1420.
147. Распределение Cd и Fe в растениях Mesembryanthemum crystallinum при адаптации к Cd-стрессу / Н.И. Шевякова, И.А. Нетронина, Е.Е. Аронова,В.В. Кузнецов // Физиол. раст. - 2003. - Т.50. - №5. - 756-763.
148. Серегин, И.В. Распределение и токсическое действие кадмия и свинца на корни кукурузы / И.В. Серегин, Л.К. Шпигун, В.Б. Иванов // Физиол. раст. -2004.-Т.51.- №4.-С.582-591.
150. Response of Crotalariajuncea to nickel exposure / P.F. Cardoso, P.L. Gratao, R.A. Gomes-Junior et al. // Braz. J. Plant Physiol. - 2005. -V. 17 (2). - P.267-272.
151. Giardi, M.T. Photosystem Il-based biosensors for the detection of pollutants / M.T. Giardi, M. Koblizek, J. Masojidek // Biosens. Bioelectron. - 2001. - V.16. -P.1027-1033.
152. Гидрохимические показатели состояния окружающей стреды / Т.В. Гусева, Я.П. Молчанова, Е.А. Заика и др. Справочные материалы. -Эколайн. - 2000. / http://www.ecoline.m.
153. Малёва, М.Г. Реакция гидрофитов на зафязнение среды тяжелыми металлами / М.Г. Малёва, Г.Ф. Некрасова, B.C. Безель // Экология. - 2004. -№4.-С.266-272.121
154. Малёва, М.Г. Содержание пигментов как тест-показатель действия тяжелых металлов на высшие водные растения / М.Г. Малёва, Г.Ф.Некрасова // Ученые записки НТГСПА. Материалы VI Всерос. популяц.семинара / НТГСПА. - Н. Тагил. - 2004. - 167-172.
155. Мальхотра, С. Биохимическое и физиологическое действие приоритетных загрязняющих веществ / С. Мальхотра, А.А. Хан //Загрязнение воздуха и жизнь растений. Нод ред. М. Трешоу. - Л.:Гидрометеоиздат, 1988. - 144-179.
156. Excitation trap approach to analyze size and pigment-pigment coupling: reconstitution of LHl antenna of Rhodobacter sphaeroides with Ni-substitutedbacteriochlorophyll / L. Fiedor, D. Leupold, K. Teuchner et al. // Biochem. -2001.-V.40.-P.3737-3747.
157. Kupper, H. Environmental relevance of heavy metal-substituted chlorophylls using the example of water plants / H. Kupper, F. Kupper, M. Spiller // J. Exper.Bot. - 1996. - V.47. - P.259-266.
158. Baccouch, S. Nickel-induced oxidative damage and antioxidant responses in Zea mays shoots / S. Baccouch, A. Chaoui, E.El Ferjani // Plant Physiol.Biochem. - 1998. - V.36. - №9. - P.689-694.
159. Деви, C.P. Антиокислительная активность растений Brassica juncea, подвергнутых действию высоких концентраций меди / СР. Деви, М.Н.В.Нрасад // Физиол. раст. - 2005. - Т.52. - №2. - 233-237.
160. Prasad, K.V.S.K. Concerted action of antioxidant enzymes and curtailed growth under zinc toxicity in Brassica juncea I K.V.S.K. Prasad, P.P. Saradhi, P.Sharmila // Environ. Exper. Bot. - 1999. - Vol.42. - P. 1-10.
161. MacRae, E.A. Changes in catalase activity and hydrogen peroxide concentration in plants in response to low temperature / E.A. MacRae, I.B.Ferguson // Physiol. Plant - 1985. - V.65. - P.51-56.122
162. Удельнова, Т.М. Цинк в жизни растений, животных и человека / Т.М. Удельнова, Б.А. Ягодин // Успехи соврем, биологии. - 1993. - Т.ПЗ. -С.176-189.
163. Rout, G.R. Effect of metal toxicity on plant growth and metabolism: I. Zinc / G.R. Rout, P. Das // Agronomie. - 2003. -V.23. - P.3-11.
164. The molecular physiology of heavy metal transport in the Zn/Cd hyperaccumulator Thlaspi caerulescem I N.S. Pence, P.B. Larsen, S.D. Ebbs etall. // PNAS. - 2000. - V.97. - №9. - P.4956-4960.
165. Fang, Wei-Ching. Enhanced peroxidase activity in rice leaves in response to excess iron, copper and zinc / W.C. Fang, C.H. Kao // Plant Sci. - 2000. - V.I58.-P.71-76.
166. Chen, Li-Men. Effect of excess copper on rice leaves: evidence for involvement of lipid peroxidation / L.M. Chen, C.H. Kao // Bot. Bull. Acad. Sin.-1999.-V.40.-P.283-287.
167. Kono, Y. Superoxide radical inhibits catalase / Y. Kono, I. Fridovich // J. Biol. Chem. - 1982. - V.257. - P.5751-5754.
168. Inactivation and degradation of CuZn-SOD by active oxygen species in wheat chloroplasts exposed to photo-oxidative stress / L.M. Casano, L.D. Gomez, H.R.1.ascano et all. // Plant Cell Physiol. - 1997. - V.38. - P.433-440.
169. Yablonski, P.P. Light-Dependent Reduction of Hydrogen Peroxide by Ruptured Pea Chloroplasts / P.P. Yablonski, J.W. Anderson // Plant Physiol. -1982.-V.69.-P.1407-1413.
170. The role of low molecular waight organic acids in mechanisms of increased zinc tolerance in Silene vulgaris (Moench) Garcke./ H. Harmens, P.L.M.Koevoets, J.A.C. Verkleij et all.// New Phytol. - 1994. - V. 126. - P.615-621.123
-
Малёва, Мария Георгиевна
-
кандидата биологических наук
-
Казань, 2006
-
ВАК 03.00.12
- Механизмы модификации транспортных свойств плазмалеммы растительных клеток ионами тяжелых металлов
- Использование водных макрофитов в очищении воды от тяжелых металлов
- Влияние тяжелых металлов на представителей пресноводного фито- и зоопланктона в условиях засоления
- Токсические комбинированные эффекты тяжелых металлов при их определении биологическим методом анализа на бактериях
- Эколого-генетическая оценка влияния солей тяжелых металлов на лук репчатый в условиях модифицирующего эффекта активного ила
