Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Распределение никеля в проростках кукурузы и его ингибирующее действие на рост

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Распределение никеля в проростках кукурузы и его ингибирующее действие на рост"

На правах рукописи

КОЖЕВНИКОВА 003067189 Анна Дмитриевна

Распределение никеля в проростках кукурузы и его ингибирующее действие на рост

03.00.12 - физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва-2006

003067189

Работа выполнена в лаборатории физиологии корня Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва.

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Иванов Виктор Борисович

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Пронина Наталия Александровна кандидат биологических наук, доцент Пилыцикова Наталия Владимировна

Ведущая организация: Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова, биологический факультет

Защита состоится « 30 » января 2007 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета К 002.210.01 при Институте физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН по адресу: 127276, Москва, ул. Ботаническая, 35.

Факс: (095) 977 8018, электронная почта: m-azarkovich@ippras.ru; ifr@ippra5.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН.

Автореферат разослан «?'>'» декабря 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат биологических наук

М.И. Азаркович

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В настоящее время проблема загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами становится все более актуальной. Одним из распространённых тяжёлых металлов является никель (Ni). Многие растения могут накапливать Ni [Бингам, 1993; Raskin, Ensley, 2000], и с растительной пищей он может попадать в организм человека и животных. Ni является ультрамикроэлементом и входит в состав уреа-зы [Dixon et al., 1975; Fishbein et al., 1976]. Однако, как и любой другой тяжелый металл, при повышенных концентрациях Ni ингибирует самые разные физиологические процессы [Серегин, Кожевникова, 2006]. Хотя накопление Ni в органах растений описано в ряде работ [Reeves et al., 1999; Андреева и др., 2001], его распределение на тканевом уровне почти не изучено, так как недостаточно разработаны гистохимические методы выявления Ni. Решение этой проблемы имеет важное значение, так как тканевое и внутриклеточное распределение металлов во многом определяет их токсическое действие. Для понимания общих закономерностей токсичности тяжелых металлов представляет большой интерес выяснить специфику накопления и токсического действия Ni по сравнению с другими тяжелыми металлами, различающимися по сродству к функциональным группам биополимеров.

Для оценки токсичности тяжелых металлов, используется корневой тест, основанный на анализе характера ингибирования роста корня [Wilkins, 1978; Wang, 1986; Ivanov, 1994]. В то же время остается малоизученным клеточный механизм ростинги-бирующего действия металлов, для понимания которого важно выяснить, насколько специфично действие Ni на деление и растяжение клеток корня.

Ряд факторов может оказывать влияние на поглощение и распределение металлов, а следовательно - и на проявление их токсического действия. Важную роль в этом играют ионы Са, в присутствии которых ингибирующее действие тяжелых металлов на рост в большинстве случаев снижается [Gabbrielli, Pandolfini, 1984; Алексеев, Вялуш-кина, 2002]. Однако не ясно, связано ли влияние Са с его функцией вторичного мес-сенджера или же основную роль играет конкуренция с ионами металлов за общие места связывания при их поступлении в клетки и транспорте по тканям.

Пели и задачи исследования. Целью данного исследования было изучить основные закономерности распределения Ni по органам и тканям проростков кукурузы, выявить связь между локализацией металла и его токсическим действием на рост, а также изучить влияние Са на распределение и токсическое действие Ni.

Для достижения поставленной цели предстояло решить следующие задачи:

> изучить токсическое действие Ni на рост проростков кукурузы, выявить его влияние на деление и растяжение клеток;

> модифицировать гистохимический метод для выявления Ni;

> с помощью гистохимического анализа и количественного анализа изучить распределение Ni по тканям и органам проростков кукурузы в зависимости от его концентрации в растворе и времени экспозиции;

> установить, как ингибирование роста проростков под действием Ni связано с особенностями его локализации в тканях и органах;

> изучить влияние Са на распределение и токсическое действие Ni;

> изучить влияние Ni на прорастание зерновок кукурузы в связи с особенностями его распределения по тканям прорастающих зерновок.

Научная повпзна работы. В данной работе усовершенствован метод гистохимического определения Ni, установлены закономерности распределения Ni по тканям корня и побега проростков кукурузы и выявлены особенности транспорта этого металла.

Показано, что Ni поступает в центральный цилиндр корня через эндодерму по симпла-сту даже при его нетоксичной концентрации в растворе. Установлена причина ингиби-рования образования боковых корней под действием Ni, которое устойчиво к действию большинства других тяжелых металлов. Выяснен механизм ослабления токсического действия Ni в присутствии Са. Исследован механизм ростингибирующего действия Ni, оценено его влияние на деление и растяжение клеток. Изучено влияние Ni на прорастание зерновок кукурузы в связи с особенностями его распределения по тканям прорастающих зерновок.

Теоретическая и практическая значимость работы. Предложенный гистохимический метод может быть использован для изучения распределения Ni в растениях, а также может применяться при проведении экологического мониторинга. Выяснена специфика поглощения, транспорта и токсического действия Ni на рост по сравнению с другими тяжелыми металлами. Впервые полученные данные о тканевом распределении Ni в корнях и побегах растения-исключателя имеют существенное значение для понимания особенностей токсического действия тяжелых металлов на растения с различными стратегиями выживания. Показана возможность использования Sr для выяснения влияния Са на транспорт и распределение тяжелых металлов.

Основные положения, выносимые иа защиту:

1. характер накопления Ni в тканях и участках корня зависит от его концентрации в растворе, времени экспозиции и от присутствия Са в среде;

2. Ni аккумулируется преимущественно в протопластах клеток;

3. эндодерма не играет барьерной роли в транспорте Ni в центральный цилиндр корня, являясь, тем не менее, одним из основных мест его аккумуляции;

4. накопление Ni в протопластах клеток перицикла является основной причиной ингибирования ветвления корня;

5. ограниченное поступление Ni в побеги определяет его незначительное ингиби-рующее действие на их рост;

6. «защитное» действие Са обусловлено не его физиологической ролью, а конкуренцией с ионами Ni при поглощении и транспорте;

7. ростингибирующее действие Ni обусловлено главным образом его действием на деление клеток и, в меньшей степени, на их растяжение;

8. накопление Ni в протопластах клеток зародыша после наклевывания зерновок определяет его большее токсическое действие на прорастание по сравнению с наклевыванием.

Апробация работы. Материалы данной работы были представлены на II Международной конференции по анатомии и морфологии растений (Санкт-Петербург, 2002), на I Молодёжной конференции ИФР РАН (Москва, 2003), на Межвузовской студенческой конференции МПГУ (Москва, 2003), на V Съезде Общества Физиологов Растений России (Пенза, 2003), на VIII Молодёжной конференции ботаников (Санкт-Петербург, 2004), на Международной научной конференции «Проблемы физиологии растений севера» (Петрозаводск, 2004), на III Молодежном научном семинаре «Биоразнообразие природных и антропогенных экосистем» (Екатеринбург, 2004), на международной конференции «Физиологические и молекулярно-генетические аспекты сохранения биоразнообразия» (Вологда, 2005), на IV Международной научной конференции «Регуляция роста, развития и продуктивности растений» (Минск, 2005), на конференции «Биология стволовых клеток: фундаментальные аспекты» (Москва, 2005), на I (IX) Международной конференции молодых ботаников (Санкт-Петербург, 2006), на конференции «Физиология растений - фундаментальная основа современной фитобиотехнологии» (Рос-

тов-на-Дону, 2006), на семинарах лаборатории физиологии корня ИФР РАН (Москва, 2003 - 2006), а также на семинаре лаборатории экологии и физиологии растений Свободного университета (Амстердам, 2006).

Структура и объём диссертации. Работа изложена на 207 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, методов исследования, результатов, обсуждения, выводов и приложения. Список литературы включает 208 источников, из них 162 иностранных авторов. Работа содержит 14 таблиц и 119 рисунков.

Материалы п методы исследования

Выращивание и обработка растений, оценка токсичности Ni и Sr Была использована кукуруза (Zea mays L.) сортов Диамант и Краснодарский 194МВ, которые различаются по чувствительности к Ni.

Двухдневные проростки высаживали в вегетационные сосуды на растворы Ni(N03)2 (1, 10, 15, 20, 35, 50 мкМ) в дистиллированной воде. Контролем служили проростки, выращенные на дистиллированной воде. Для изучения влияния Ca на токсическое действие и распределение Ni проростки инкубировали на растворах Ni(N03)2 (15, 20, 25, 35 мкМ) в присутствии Ca(N03)2 (3 мМ). Контрольные проростки выращивали на растворе Ca(N03)2 (3 мМ). Предварительно был протестирован ряд концентраций Ca(N03)2 (10, 7, 5, 3, 1, 0.5 и 0.1 мМ) и была выбрана наименьшая концентрация Ca(N03)2 (3 мМ), при которой ростингибирующий эффект Ni снижался.

Для анализа механизма действия Ca в ряде опытов Ca(N03)2 был заменен на Sr(N03)2 (3 мМ). Sr часто используют как аналог Ca, что обусловлено сходством физико-химических свойств этих ионов [Мазель, 1989] и общностью механизмов их поступления в клетку через Са2+- каналы [Ehlken, Kirchner, 2002]. При этом Sr, как принято считать, не играет какой-либо биологической роли у растений. Эксперименты по комбинированному действию солей Ni и Sr проводили при концентрации Ni(N03)2 35 мкМ. В качестве контроля использовали проростки, выращенные на растворе Sr(N03)2 (3 мМ).

В ряде экспериментов проростки выращивали на 14 питательного раствора Хоглан-да в присутствии Ni(N03)2 (30, 60, 70, 75 или 80 мкМ). Контролем служили проростки, растущие на 'А раствора Хогланда.

Проростки выращивали в факторостате (25°С, фотопериод 16ч, интенсивность освещения около 4000 лк, относительная влажность воздуха 70%, постоянная аэрация раствора) в течение 7 суток.

Для оценки токсического действия Ni и Sr измеряли длину первичного корня на 1-ые, 2-ые, 3-й и 7-ые сутки, в присутствии Sr - также на 4-ые сутки, а у проростков на 'А раствора Хогланда — на 5-ые. Кроме того, была измерена длина побега на 7-ые сутки после начала инкубации у проростков во всех вариантах опыта, а также на 3-й и 4-ые -у проростков на растворах Sr(N03)2, и на 5-ые - у проростков на ХА раствора Хогланда в присутствии Ni(N03)2. Для изучения действия Ni на развитие боковых корней производили подсчёт их числа на третьем от зерновки сантиметре корня на 7-ые сутки инкубации.

С целью исследования влияния Ni на прорастание зерновок кукурузы была проведена серия опытов в чашках Петри. Зерновки помещали на фильтровальную бумагу, смоченную раствором Ni(N03)2 (0, 10"5, 10"4, 10"3 или 10 2М), и выдерживали в темном термостате при температуре 27°С в течение 3-х суток. Токсическое действие Ni оценивали по числу проросших зерновок на 2-ые и 3-й сутки после начала инкубации. Зерновки считали наклюнувшимися, если длина первичного корня не превышала 2 мм, и проросшими, если длина корня была больше.

Каждый из опытов был повторен не менее трех раз, и повторности дали сходные результаты.

Разработка гистохимического метода Для выявления Ni в живых тканях растений были подобраны реагент и среда для проведения реакции. В качестве реагента для гистохимического выявления Ni был использован диметилглиоксим, который обладает высокой чувствительностью и избирательностью к ионам Ni [Перрин, 1967]. Ранее этот реагент использовался в виде раствора в этаноле для выявления Ni в листьях гипераккумуляторов [Kupper et al., 2001], однако вызывал деструкцию тканей. Применение водного раствора диметилглиоксима [Severne, 1974; Sagner et а!., 1998] также не является оптимальным, так как этот реагент образует окрашенные комплексы при щелочных значениях pH, что определяет его высокую чувствительность в этом диапазоне [Сендел, 1964]. Поэтому мы впервые использовали 1% раствор диметилглиоксима в 1.5% растворе NaOH в 0.05 М растворе буры (Na2B4O7xl0H2C)) (pH 9.8 - 10.4), так как диметилглиоксим представляет собой двухосновную кислоту, образующую соли в щелочных растворах. Этот раствор не вызывал деструкцию тканей.

Изучение распределения Ni по тканям и органам проростков кукурузы проводили на 1-ые, 2-ые, 5-ые и 7-ые сутки на срезах живых растений, сделанных с помощью безопасной бритвы. Был проведен анализ распределения Ni в апикальном (1-ый сантиметр от кончика корня), среднем (между апикальным и базальным) и базальном (первые 2-3 см от зерновки в зависимости от длины корня) участках корня и побегах. При изучении локализации Ni в прорастающих зерновках готовили серии срезов через 24, 48 и 72 ч после начала инкубации. Для выявления внутриклеточной локализации Ni был проведен анализ распределения Ni в плазмолизированных клетках. Для этого проростки, инкубировавшиеся в течение 7 суток на V* питательного раствора Хогланда в присутствии Ni(N03)2 (75 мкМ), выдерживали в течение 1 часа в на растворе сахарозы (0,7 М) и затем проводили гистохимический анализ.

Серии срезов помещали на предметное стекло, на которое наносили 3-4 капли раствора аналитического реагента, накрывали покровным стеклом и через несколько минут рассматривали под микроскопом Amplival (Carl Zeiss, Германия). Локализацию Ni определяли по малиновому окрашиванию тканей. Микрофотографии получены с временных препаратов с помощью видеокамеры JVC ТК-С1480Е (Таиланд).

Изучение распределения Ni в декапнтированных корнях было проведено, чтобы выяснить, поступает ли Ni в ткани центрального цилиндра корня, проходя через эн-додермальный барьер или поглощаясь в зонах деления и растяжения, где эндодерма не-дифференцирована, и транспортируясь затем вверх по ксилеме. Для этого обрезали 1 см от кончика корней трехдневных проростков (на этом расстоянии у контрольных корней заканчивается растяжение клеток и формируются пояски Каспари). Место среза замазывали ланолином или вазелином для предотвращения поступления Ni через поверхность среза. Затем проростки выращивали на растворе Ni(N03)2 (1 мкМ). Контролем служили интактные проростки, растущие на том же растворе.

Количественное определение содержания Ni и Ca в проростках кукурузы. Содержание Ni и Ca определяли в побегах и разных участках корней (в базальном участке — в третьем сантиметре от зерновки, и в апикальном участке — в первом сантиметре от кончика корня) проростков, инкубировавшихся на растворах Ni(N03)2 (35 мкМ) в отсутствие или в присутствии Ca(N03)2 (3 мМ) в течение 24 или 48 ч. Контрольные проростки выращивали на дистиллированной воде или растворе Ca(N03)2 (3 мМ), соответственно.

Побеги и участки корней взвешивали и высушивали в сушильном шкафу до постоянного веса при 80° С. Количественный анализ содержания Ni и Са в растительных образцах проводили по стандартной методике на атомно-абсорбционном спектрофотометре "Квант-Афа» (Россия) после сухого озоления и растворения золы в 2н НС1. Измерение содержания металлов в каждом образце проводили не менее трех раз.

Содержание Ni оценивали также в побегах и в апикальном и базальном участках корней кукурузы через сутки, двое и пять суток после начала инкубации на 'А раствора Хогланда в присутствии Ni(N03)2 (75мкМ). Высушенные образцы подвергали мокрому озолению по стандартной методике в смеси HN03 (65%) и НС1 (37%) в соотношении 4:1. Количественный анализ проводили на атомно-абсорбционном спектрофотометре Perkin Elmer 1100В (Нидерланды). Анализ был проведен не менее 3 раз в независимых повторностях.

Клеточный анализ действия Ni на рост корня. Кончики корней (8-10 мм), выращенных на растворе Ni(N03)2 (35 мкМ) в присутствии и отсутствие Са (ЗмМ), фиксировали в смеси Бродского (40%-ный формалин : 96%-ный этанол : ледяная уксусная кислота в соотношении 10 : 3 : 1) [Бродский, 1960] в течение 1 ч, промывали 96%-ным этиловым спиртом и хранили в 70%-ном спирте. Фиксацию проводили через 24 и 48ч после начала инкубации. Контролем служили корни проростков, выращенных на дистиллированной воде или растворе Ca(N03)2

Для приготовления постоянных препаратов фиксированные корни заключали в парафин, предварительно проводя через серию спиртов и хлороформ. Срезы толщиной 10 мкм делали на микротоме «MSE» (Англия) и заключали в канадский бальзам после окрашивания. Первая партия препаратов была последовательно окрашена проционо-выми красителями, вторая - раствором галлоцианина, а третья партия — по ШИК-методу. Все препараты были затем подкрашены алциановым синим.

На постоянных препаратах с помощью окулярной линейки проводили измерения длины меристемы, длин клеток в 1-3 слоях корневого чехлика; подсчитывали число клеток в меристеме (в рядах коры) и процент делящихся клеток от общего числа клеток (митотический индекс) в меристеме и 1-3 слоях корневого чехлика. На временных препаратах измеряли длину закончивших рост клеток. Продолжительность клеточного

1п2х д7 х24

цикла определяли по формуле: Т =--, где Г - продолжительность клеточного цикла (ч); Nm - среднее (за сутки) число клеток меристемы в ряду; V„, - скорость образования клеток в меристеме в час. Скорость образования клеток в меристеме рассчитывали по формуле: Vm = - (Д',„ - /Vm), где V - прирост корня за сутки (мкм); 7/ -h

средняя длина закончивших рост клеток (мкм); Nm — число клеток меристемы в ряду [Иванов, 1974]. Среднее за первые сутки число клеток меристемы в ряду вычисляли как среднее значение между числом клеток меристемы исходных растений (N) и растений после первых суток инкубации (Л^), а за вторые — между числом клеток меристемы после 1-х (JV ) и 2-х суток инкубации (Л'„,г). Среднюю за первые сутки длину закончивших рост клеток вычисляли как среднее значение между длинами закончивших рост клеток у исходных растений и растений после 1-ых суток инкубации, а за вторые - между длинами закончивших рост клеток после 1-ых и 2-ых суток инкубации.

Результаты и обсуждение I. Влиянне N1 на пост проростков кукурузы

Действие № на пост проростков и образование боковых корней. В 1-ые сутки рост корня ингибировался у проростков на растворах с концентрацией N¡(N03)2 15мкМ и более. С увеличением концентрации N¡(N03)2 ингибирующее действие на рост корня возрастало. С течением времени ростингибирующее действие № усиливалось (рис. 1). Приблизительно 50%-ное ингибирование роста корня на 2-ые сутки инкубации наблюдалось при 15мкМ№(МОз)2.

У контрольных проростков боковые корни появлялись на 3-й сутки после начала инкубации. В присутствии N¡(N03)2 (35 мкМ) боковые корни практически не развивались, и были обнаружены лишь единичные их примордии. Ингибирование образования боковых корней является отличительной чертой токсического действия N1 по сравнению с другими тяжелыми металлами [Иванов и др., 2003].

Рост побегов ингибировался значительно слабее, чем рост корня. Длина побегов при инкубации проростков на растворе N¡(N03)2 (35 мкМ) на 7-ые сутки составляла в среднем 71% от контроля. Признаков хлороза и некроза обнаружено не было.

Таким образом, при изученных концентрациях, N1 оказывал более сильное ингибирующее действие на рост корня, чем на рост побега, а также подавлял развитие боковых корней.

Влияние Са на постннгибипуютее действие N1 В течение первых двух суток Са(Ы03)2 (10"4 — 10"2 М) не влиял на рост корня.

За 1-ые сутки инкубации существенных различий в приросте корня проростков на растворах N¡(N03)2 (35 мкМ) в присутствии Са(Ы03)2 (Ю-4 - 10"2М) и в его отсутствие не наблюдалось (рис. 2). Однако на 2-ые сутки экспозиции ингибирование роста корня № в присутствии Са снижалось при концентрациях Са(М03)2, превышающих 3 мМ. Защитный эффект Са не усиливался с дальнейшим увеличением концентрации Са(М03)2. Поэтому для изучения влияния Са была выбрана наименьшая действующая концентрация. Са(ЫОз)2 не влиял на ингибирование образования боковых корней №.

Влияние 8г на ростингибирующее действие N1 На 1-ые сутки инкубации Бг (ЗмМ) не тормозил рост корня, а на 2-ые ингибировал его приблизительно на 50%. На 3-й сутки ингибирование роста корня усиливалось, а на 4-ые - практически не изменялось по сравнению с 3-ими. Бг не влиял на образование боковых корней и слабо ингибировал рост побегов. При комбинированном внесении Са и 8г в эквимолярных концентрациях (3 мМ) рост корня не тормозился.

В присутствии 8г(ЫОз)2 (ЗмМ) ингибирующее действие N¡(N03)2 (35 мкМ) на рост корня снижалось как на 1-ые, так и на 2-ые сутки инкубации (рис. 3). Средний прирост корня на растворах N¡(N03)2 в присутствии 8г и в присутствии Са был сходным. Итак, Эг, как и Са, снижал токсическое действие N1 на рост корня.

Действие N1 на рост проростков на питательном растворе На 'А раствора Хог-ланда скорость роста корней была такой же, как на дистиллированной воде. При добавлении N¡(N03)2 (30 или 60 мкМ) значительного торможения роста корня на 1-ые и 2-ые сутки не наблюдалось. Приблизительно 50%-ное ингибирование роста корня на 2-ые сутки инкубации было отмечено в присутствии 75 мкМ N¡(N03)2. При концентрациях N¡(N03)2 более 70 мкМ было выявлено ингибирование развития боковых корней. Рост побегов в присутствии 75 мкМЫ1^03)2 ингибировался незначительно.

Токсическое действие № на прорастание зепновок кукупузы Зерновки, инкубировавшиеся на дистиллированной воде, прорастали примерно на 50% через 48ч

? 60 -%

2 50 о

v е

| ЗА-И

Ш 100

Рис.

а 9а а

а ш

5 70

% 60 а-

5. ьо 40

Ж) 20 10 О

О 10 :о 30 40 50 Концентрация N¡(N0});, мкМ

1. Влияние №(N00;! на рост корня

0-24ч 24-48ч шшт «г(М'0,)1 3 мЫ — №(N0!), 3? мкМ 4 &<ТТО,)г 3 мЫ N¡{N0,^ 3? мкМ

Рис. 3. Снижение токсического действия N1 на рост корня а присутствии

10"

Рис. 2. Прирост корня (в % от соответствующего контроля) на растворе ЩЬТОэ>5 СИккМ5 в присутствий СафЮз)3 в различных концентрациях.

3x10

5x10 10"* О Концентрация С»(ИОз)г,ЗД

3500

Л

3000

2

»1 О 2500

2000

X

1500

-Г

ф £ 1000

I

М а 500

1/

о и 0

□

Г™1

24ч

4вч

□ побег

□базальный увсгок три я Иэлмаяьиыи участок крон я

~ 3500 л

я 3000 ■я

8 2500

&

1 2000 х Е

1500

я

£ 1000 | 500

в I -16-

,— | 875 I т 1Ш

1043 1454

□ побег

□ Ол^ль НИН ^И ¿СГОН ЁОрНЛ ■ ¿ЛИКЛ^ЬНЫНуЧЛСГО* горня

Рис, 4. Содержание N1 в побегах, апикальном и базальномучастках корня после инкубации проростков на растворе (35 мкМ) в отсутствие (а) и в присутствии (б) Са(1Юз)з (ЗмМ).

инкубации. Такое же количество зерновок к этому времени только наклевывалось. В присутствии N¡(N03)2 (10"5 - 10'3М) прорастание зерновок практически не ингибирова-лось. N1 (10'2М) оказывал значительное токсическое действие на прорастание зерновок: через 48ч около 10% зерновок прорастало, примерно 70% наклевывалось и 20% не прорастало.

II. Распределение N1 по тканям и органам проростков кукурузы

Локализация N1 в копиях и побегах в отсутствие Са. В контрольных проростках № не выявлялся диметилглиоксимным методом.

После 1-ых суток инкубации проростков на растворе N¡(N03)2 (35 мкМ) N1 был обнаружен во всех тканях корня, главным образом в протопластах клеток. Наиболее интенсивно окрашивались клетки корневого чехлика и меристемы.

После 2-х суток инкубации, окрашивание тканей в апикальном участке (рис. 5а) было более интенсивным по сравнению с другими участками корня. В апикальном участке наибольшая интенсивность окрашивания была отмечена для клеток меристемы (сходная для разных тканей), клеток чехлика, а в зоне растяжения - для клеток эндодермы. В клетках метаксилемы в меристеме N1 был найден в протопласте на границе с ядерной оболочкой. В среднем участке корня в клетках ризодермы, коры и паренхимы центрального цилиндра окрашивание было более слабым, чем в клетках эндодермы, пе-рицикла и слоя клеток внутренней коры, прилегающего к эндодерме (рис. 56). N1 был обнаружен в протопластах клеток, а также в межклетниках (рис. 56). Накопление N1 в протопластах клеток отличает его локализацию от локализации С<3 и РЬ, которые аккумулируются преимущественно в апопласте [Серегин, Иванов, 2001]. Одной из причин ограниченного накопления К! в клеточных оболочках является низкое сродство его ионов к свободным функциональным группам пектинов клеточных оболочек.

N1 также нередко был выявлен в сосудах ксилемы, в особенности в местах перфораций между члениками сосудов. Наименее яркое окрашивание тканей наблюдалось в базальном участке корня. Как и в среднем участке, наиболее интенсивно окрашивались эндодерма и, в меньшей степени, перицикл (рис. 5в). Аккумуляция N1 в клетках эндодермы и перицикла может отчасти определяться характером расположения плазмодесм. Накопление N1 в протопластах клеток перицикла определяет его ингибирующее действие на развитие боковых корней.

Через семь суток после начала инкубации содержание № во всех тканях корня значительно возрастало, однако закономерности распределения № по тканям сохранялись.

Несмотря на накопление N1 во всех тканях базального участка корня, его содержание в побегах было значительно ниже: он был выявлен только в эндодерме, перицикле и проводящих тканях мезокотиля. Содержание N1 в тканях колеоптиля и первых листьев было ниже предела определения диметилглиоксимного метода. Это свидетельствует о барьерной роли корневой системы в транспорте N1 у растений-исключателей. Незначительное накопление N1 в тканях побега может быть отчасти обусловлено осаждением N1 в местах перфораций в сосудах ксилемы и определяет практически полное отсутствие ингибирования роста побега.

Распределение № при нетоксичной концентрации Чтобы проверить, не может ли токсичность влиять на распределение №, было изучено его распределение по органам и тканям проростков при нетоксичной концентрации Ы1(Ы03)2 (1 мкМ), при которой не наблюдается ингибирования роста проростков в течение 7 суток.

I

I

I I I

I

i í I

.1 !

I i

i i

i

20 лисы

апикальный участок

26 Л! км

баэальный участок

Вязальный участок

'.V.. ■',-

20

VKM

-ж

Рис. 5. Распределение Ni по тканям корня после 48ч (а-г) и ? суток (д-ж) инкубации на растворе Ni(N03)a (а-е - 35 мкМ, ж - 75 мкМ). г - в присутствии Са(М03)2 (ЗмМ), а и е - в присутствии Sr(N03>2 (ЗмМ), ж - т питательном растеоре

Сокращения1 ВК - внутренняя кора, К - кора, КП - ксилемная паренхима, КЧ - корневой чех лик, МК - метаксилема, ПК - про-токсилема, П - перицикл, Р - ризодерма, Э -эндодерма, Ф - флоэма

апикальный участок

i

На 2-ые сутки инкубации содержание N1 в клетках корневого чехлика и меристемы было ниже предела определения диметилглиоксимного метода. Единичные кристаллы диметилглиоксимина N1' были обнаружены во всех тканях корня в зоне растяжения. В среднем и базалыюм участках корня N1 был выявлен в протопластах клеток всех тканей корня и в межклетниках коры, однако интенсивность окрашивания была слабой. Наиболее интенсивным было окрашивание протопластов клеток эндодермы.

Таким образом, распределение N1 в зрелом участке корня при нетоксичной и токсичной концентрации сходно, а различия наблюдаются только в интенсивности окрашивания тканей. При нетоксичной концентрации N1 не накапливается в растущем участке корня.

Распределение N1 в декапитнрованиых корнях: выявление роли эндодермы в транспорте № Под ланолином или вазелином ткани не окрашивались, что свидетельствует о том, что N1 не проходит через срез. На 2-ые сутки инкубации, как в декапити-рованных, так и в недекапитированных корнях N1 был выявлен во всех тканях и накапливался главным образом в клетках эндодермы. Следовательно, N1 поступает в ткани центрального цилиндра корня, проходя эндодермальный барьер по симпласту, что отличает его от С(1 и РЬ, которые проникают в ткани стелы преимущественно через апикальный участок корня, где клетки эндодермы недифференцированы [Серегин, Иванов, 1998].

Локализация N1 в корнях н побегах проростков, выращенных на растворе (35мк1УП в присутствии СаАУОУЬ (ЗмМ) На 1-ые сутки инкубации содержание N1 в тканях корня было низким. N1 был выявлен в корневом чехлике, в клетках меристемы, а также во всех тканях выше меристемы, преимущественно в эндодерме.

После 2-х суток инкубации N1 был обнаружен во всех тканях корня. Окрашивание тканей меристемы в присутствии Са было менее интенсивным, чем в его отсутствие. В среднем и базальном участках корня в клетках ризодермы и коры окрашивание было более слабым, чем в клетках эндодермы и перицикла. N1 накапливался не только в протопластах, но и в межклетниках. Интенсивность окраски клеток паренхимы центрального цилиндра была такой же, как и клеток коры. На продольных срезах корня N1 был обнаружен в местах перфораций в сосудах ксилемы (рис. 5г).

Через 7 суток после начала инкубации содержание N1 во всех тканях корня увеличивалось по сравнению со 2-ми сутками. При этом в присутствии Са содержание N1 в апикальном участке корня было ниже, чем в отсутствие Са. В апикальном участке корня N1 был найден главным образом в клетках чехлика и меристемы, а в зоне растяжения накапливался в протопластах клеток внутренней коры и эндодермы. В среднем участке окрашивание всех тканей было заметно интенсивнее, чем в апикальном. Как и в апикальном участке корня, содержание N1 в клетках эндодермы было выше, чем в клетках коры, перицикла и центрального цилиндра. Наиболее интенсивное окрашивание тканей наблюдалось в базальном участке корня. В клетках ризодермы и коры, по сравнению со средним участком, окрашивание протопласта усиливалось. Содержание № в клетках эндодермы, перицикла и центрального цилиндра было очень высоким.

Несмотря на накопление № во всех тканях базального участка корня, его содержание в побегах было ниже предела определения диметилглиоксимного метода. Лишь в единичных случаях на 7-ые сутки инкубации слабое окрашивание было отмечено для протопластов клеток эндодермы мезокотиля и проводящих тканей.

Локализация N1 в копиях и побегах проростков, выращенных в присутствии Как и в присутствии Са, в присутствии Эг накопление N1 в апикальном участке корня было существенно меньше, чем в его отсутствие. Тканевое распределение N1 в при-

сугствии Бг также значительно не отличалось от распределения N1 в присутствии Са (рис. 5д, е). Таким образом, сходный эффект 8г и Са на поступление N1, позволяет предполагать наличие конкуренции между ионами 8 г/С а и N1 при поглощении.

Локализация № в проростках при инкубации на питательном растворе В присутствии 30 мкМ N¡(N03)2 на 1-ые и 2-ые сутки инкубации содержание N1 в тканях корня было ниже предела определения диметилглиоксимного метода. В присутствии 60 мкМ N¡(N03)2 на 2-ые сутки инкубации клетки корневого чехлика, меристемы, а также зоны растяжения не окрашивались. В среднем и базальном участках корня N1 был выявлен во всех тканях, главным образом в протопластах клеток, а также в межклетниках коры. Наиболее интенсивно окрашивались клетки эндодермы.

В присутствии 75 мкМ N¡(N03)2 N1 был найден во всех тканях корня уже на 1-ые сутки. На 2-ые сутки экспозиции окрашивалась корневая слизь. Апикальный участок окрашивался менее интенсивно, чем средний и базальный. Распределение № по тканям корня не отличалось от его распределения в присутствии Са(М03)2 (3 мМ). На 5-ые и 7-ые сутки окрашивание тканей было более интенсивным по сравнению со 2-ми. Характер распределения N1 по участкам корня сохранялся - интенсивность окрашивания убывала в следующем порядке: базальный участок > средний участок > апикальный участок. На ряде срезов было отмечено большее накопление N1 в экзодерме по сравнению с клетками ризодермы и подлежащими слоями коры (рис. 5ж). В побегах N1 был обнаружен на 5-ые и 7-ые сутки в проводящих тканях, а также в эндодерме мезокотиля и трихомах листа.

Для уточнения внутриклеточной локализации N1 был проведен гистохимический анализ распределения N1 в плазмолизированных клетках коры корня. N1 был выявлен не только в протопластах, но также в большом количестве в периплазматическом пространстве. При этом клеточные оболочки не окрашивались. Вероятно, плазмалемма отчасти ограничивает поступление № в протопласт. Однако барьерная роль плазмапеммы по отношению к N1 значительно менее выражена, чем, например, в случае РЬ [Серегин, Иванов, 1998, 2001].

Содержание N1 в копиях и побегах проростков кукурузы В корнях и надземных органах контрольных проростков содержание N1 не превышало 20 мкг/г сухой массы.

Через 24ч инкубации на растворе N¡(N03)2 (35 мкМ) содержание N1 (мкг/г сухой массы) в апикальном участке корня было примерно в полтора раза выше, чем в базальном участке (рис. 4а). За 2-ые сутки инкубации происходило дальнейшее накопление N1 в корнях: содержание N1 в апикальном и базальном участках корня возрастало примерно в два раза. Несмотря на интенсивное накопление N1 в корнях, его содержание в побегах было очень низким.

Са не влиял на накопление N1 в апикальном участке корня в 1-ые сутки, но на 30% уменьшал его накопление в базальном участке (рис. 46). Через 48ч после начала экспозиции накопление N1 в апикальном участке корня было на 27% ниже, чем в отсутствие Са, а в базальном участке значительно не изменялось по сравнению с 1-ми сутками. В целом накопление N1 за 2-ые сутки инкубации было меньше в присутствии Са, чем в его отсутствие. Содержание № в побегах в присутствии Са было примерно в 6,7 раз ниже, чем в его отсутствие.

Содержание N1 в проростках кукурузы, выращенных на питательном раство-дс В корнях и надземных органах контрольных проростков содержание N1 не превышало 30 мкг/г сухой массы. Через 24ч в присутствии N¡(N03)2 (75 мкМ) содержание N1 в апикальном и базальном участках корня было сходным. Через 48ч содержание N1 в

апикальном участке практически не изменялось по сравнению с 1-ми сутками. В то же время содержание Ni в базальном участке корня возрастало примерно в 1,8 раз. Через 5 суток инкубации содержание Ni в апикальном участке корня увеличивалось незначительно по сравнению со 2-ми сутками, а в базальном - возрастало примерно в 1,5 раз. Несмотря на интенсивное накопление Ni в корнях, его содержание в побегах через 5 суток инкубации было достаточно низким.

Содержание Са в корнях и побегах проростков кукурузы При выращивании проростков в присутствии Са (3 мМ), его содержание в базальном участке корня было больше, чем в апикальном. В присутствии Ni накопление Са (мкг/г сухой массы) в апикальном и базальном участках корня снижалось. Соотношение между содержанием Са в различных участках корня значительно не изменялось: как в отсутствие, так и в присутствии Ni, в базальном участке накапливалось примерно в 3 раза больше Са, чем в апикальном. На 2-ые сутки инкубации количество Са в корнях возрастало. Как и на 1-ые сутки, содержание Са в апикальном участке корня было ниже, чем в базальном участке, и выше, чем в побегах. По сравнению с контрольными проростками, в присутствии Ni содержание Са в корнях и побегах уменьшалось на 37% (апикальный участок), 32% (базальный участок) и 38% (побег).

Распределение Ni в прорастающих зерновках Через 24ч содержание Ni в зерновках было ниже предела определения гистохимического метода. Через 48ч Ni был найден практически во всех тканях зерновок. Наиболее интенсивно окрашивались пе-рикарп и зародыш, а слабее щиток. В клетках эндосперма Ni практически полностью отсутствовал. Вероятно, Ni проникает в ткани зародыша при нарушении целостности семенной кожуры при прорастании. С этим связано его большее токсическое действие на прорастание по сравнению с наклевыванием.

Через 72ч содержание Ni в клетках перикарпа, зародыша и щитка значительно возрастало. Ni был обнаружен как в протопластах клеток, так и в клеточных оболочках. Интенсивность окрашивания всех тканей корня была примерно одинаковой. Накопление Ni в клетках зародыша приводит к ингибированию прорастания.

111. Анализ токсического действия Ni на рост корня и выявление структурных изменений в меристематических тканях копня

Влияние Ni на деление и растяжение клеток В присутствии Ni(N03)2 (35мкМ) уже на 1-ые сутки МИ снижался почти в два раза по сравнению с контролем. На 2-ые сутки происходило дальнейшее уменьшение МИ, и он был в три раза ниже, чем в контроле (табл. 1). Скорость образования клеток падала до 35% от контроля за 1-ые сутки, а на 2-ые сутки деления практически прекращались. Продолжительность клеточного цикла возрастала в 2,2 и 19,5 раз по сравнению с контролем на 1-ые и 2-ые сутки, соответственно. Это свидетельствует о сильном цитостатическом действии Ni.

В присутствии Ni значительное укорочение меристемы наблюдалось только на 2-ые сутки инкубации (табл. 1). За время наблюдения исчерпания меристемы не наблюдалось, так как требует более длительного времени.

Ni оказывал токсическое действие не только на деление, но и на растяжение клеток, хотя последнее было заметно менее выражено. Длина закончивших рост клеток на 1-ые сутки инкубации изменялась незначительно, а на 2-ые составляла 74% от контроля (табл. 1). Слабое влияние Ni на растяжение клеток может отчасти быть связано с его незначительным накоплением в клеточных оболочках. Эта черта отличает Ni, например, от Cd и РЬ, которые, локализуясь в апопласте, значительно снижали

Тай.шца. 1, Влияние N1(7^0^,(35 мкМ) и Са(ЫО0; (3 мМ) деление и растяжение клеток

Вариант Нрсми, Длина 1/0 1), V, Т, V«, ми

ч меристем ы, мкм мки/сут ч ч1

МКМ

НгО 24 134 (12!)) 1463 ±87 [76 ± 9(171) 3(1000 11.5 186.4 7.1 ± 0.9

Са 139 (131) 1601141 156 ± 8 (161) 30000 10.7 202.3 7.3 ± 1.1

N1 80(102) 1311 + 49 146 ± 7 (156) 17000 25.6 65.9 3.3 ±0.6

N1 + Ся 107 (1 [Я) 1335 ±57 151 ± 14 (15!)) 20000 ¡7.3 110.2 3.6 ± 0.7

Н20 48 ¡38 (136) 1487 ±77 156± 7 (166) 35000 10.5 214.8 6.1 ±1.1

Са 1-13 (141) 1569 ±72 Щ ± 3 (142) 35000 9.3 250.5 6.9 ± 1.0

N1 55 (68) 847 ± 32 ¡1613(131) 4000 204,7 5.5 [.8 ±0.4

N1 + Са 85 (96) 108!) ±71 126 ± 20 (139) 16000 17.0 93.5 4.1 ±0.5

Примечание: М„, - число клеток меристемы В ряду; N „, - среднее (за сутки) число клеток меристемы в ряду; I,-длина закончивших рост клеток (мкм); Г, - средняя (за сутки) длина закончивших рост клеток (мкм); V • прирост корня за сутки (мкм); Т -продолжительность клеточного цикла (ч); У„, - скорость образования клеток в меристеме и час; МИ - митотическнй индекс в клетках коры.

Таблица. 2, Влияние N1 на митотический индекс (%) первых трех слоев корневого чехлика

Время инкубации -Са/ + Са Контроль N1

1 слой 2 слой 3 слой 1 слой 2 слой 3 слой

24 ч -Са 3.7±0.4 0.7±0.4 ().6±1).2 0.9±0.3 0.1 ±0.1 0.4±0.2

+ Са 3.8±0.3 1.1±0.5 1.3±0.5 2.8±0.8 0.9±0.3 0.8±03

48 ч - Са 4.4±0.4 0.4±0.3 0.3±0,2 0.5±0.2 0.1 ±0.1 0

+ Са 4.2±0,3 0.8±0.2 ().2±0.2 1.5±0.2 0.5±0.2 0.2±0.1

Н,0

¡N1

С»

N1 + Си

¡'не. 6. Влияние N1 па длину клеток к первом (Ы), втором (1.2) и третьем (1,3) слоях клеток корневого чехлика после 48 часов инкубации на растворах п отсутствие (а) и присутствий (б) Са(>Ю3)г,

пластичность клеточных оболочек, ингибируя рост растяжением [Серегин, Иванов, 2001].

Таким образом, ингибирование роста корня под действием N1 определяеся главным образом его действием на деление клеток, о чем свидетельствует также значительное усиление подвления роста со временем. Это свойство отличает N1 от таких металлов как Си, С(1, Со, Zn и РЬ, которые не обладают избирательным действием на деление или растяжение, что проявляется в слабо меняющемся со временем ингибирова-нии роста корня [Иванов и др., 2003].

Влияние № на деление и пост клеток колумеллы корневого чехлика В контрольных корнях митотический индекс был значительно выше в клетках 1-го слоя, чем во Н-ом и Ш-ем слоях чехлика (табл. 2). Он не отличался в 1-ый и 2-ой день после начала опыта. N¡(N03)2 вызывал резкое подавление делений клеток всех трех слоев уже на 1-ые сутки инкубации. Эффект был сильнее выражен через 48 ч после начала опыта, когда митозы отсутствовали в Ш-ем слое (табл. 2). Через 48ч N1 вызывал также увеличение длины клеток первых трех слоев чехлика по сравнению с контролем (рис. 6).

Влияние N1 на структуру меристемы В присутствии N1 в ряде корней на 2-ые сутки инкубации происходило «открывание» меристемы в результате активации делений отдельных клеток покоящегося центра в сторону чехлика. Однако нового чехлика за время наблюдения не возникало. Отдельные деления клеток покоящегося центра в сторону чехлика наблюдались и в контрольных корнях, но значительно реже. Обычно они встречаются у корней не ранее, чем через 3-5 дней после проращивания. В отличие от РЬ(ЫОз)2 (Ю"5 М) вызывал открывание меристемы и образование нового чехлика уже на 2-ые сутки [Кожевникова и др.,2007].

Снижение токсического действия N1 на деление и рост клеток в присутствии Са Са(ЪЮз)2 (ЗмМ) не оказывал существенного влияния на деление и рост клеток мер-стемы и чехлика. (табл. 1, 2, рис. 6). Он снижал ингибирующий эффект N1 на деление клеток чехлика (табл. 2). При этом длина клеток 1-Ш слоев клеток чехлика была выше, чем в контроле как на 1-ые, так и на 2-ые сутки (рис. 6). В присутствии Са(М03)2 открывания меристемы под влиянием № не наблюдалось.

Токсическое действие N1 на деление клеток меристемы также ослабевало: на 2-ые сутки не происходило дальнейшего падения значения МИ (табл. 1), скорость образования клеток в меристеме снижалась до 37% от контроля, в то время как в отсутствие Са к концу 2-х суток деления клеток в меристеме почти полностью тормозились. Увеличение продолжительности клеточного цикла под действием N1 в присутствии Са было намного менее выраженным и не усиливалось на 2-ые сутки. При внесении Са(М03)2 в раствор, уменьшение длины меристемы под действием N1 было менее выраженным, и в течение первых двух суток инкубации № не оказывал влияния на длину закончивших рост клеток. Таким образом, «защитное» действие Са проявляется на 2-ые сутки, что согласуется со снижением накопления N1 в апикальном учатке корня в присутствии Са на 2-ые сутки инкубации.

ВЫВОДЫ:

1) Модифицирован гистохимический метод определения № в тканях растений с помощью диметилглиоксима, что повысило его чувствительность и позволило избежать деструкции тканей при проведении анализа.

2) Распределение N1 по тканям корня неравномерно, и его накопление в различных участках корня не одинаково и увеличивается со временем. Накапливаясь в протопластах и периплазматическом пространстве клеток корня, N1 поступает через эндодерму в центральный цилиндр даже при нетоксичной концентрации. Экзо-

дерма отчасти ограничивает радиальный транспорт Ni в базальном участке корня.

3) Ni подавляет деление клеток в большей степени, чем их растяжение, что наряду с увеличением длительности митотического цикла приводит к значительному торможению роста корня, которое усиливается со временем.

4) Накопление Ni в протопластах клеток перицикла и его высокая цитотоксичность определяют ингибирование образования боковых корней.

5) Корневая система кукурузы играет барьерную функцию, ограничивая поступление Ni в надземные органы, вероятно, отчасти за счет накопления Ni в местах перфораций между члениками сосудов ксилемы. С ограниченным поступлением Ni в побеги связано его меньшее токсическое действие на рост последних по сравнению с ингибированием роста корня.

6) Ni не оказывает значительного влияния на наклевывание зерновок кукурузы, но сильно ингибирует их прорастание вследствие его накопления в протопластах клеток зародыша после наклевывания.

7) Поступление Ni в ткани корня в присутствии Са (как и его аналога, Sr) уменьшается, особенно в апикальном участке корня, что является причиной ослабления токсического действия Ni на рост корня. Защитное действие кальция связано с конкуренцией за поглощение с ионами Ni, но не с его специфическими функциями в клетке.

Список публикаций:

1. Серегин И.В., Кожевникова А.Д., Казюмина Е.М., Иванов В.Б. Функционально-анатомическое изучение токсического действия никеля на корень // Труды II Международной конференции по анатомии и морфологии растений. Санкт-Петербург. 14-18 октября 2002 г. С. 311.

2. Серегин И.В., Кожевникова А.Д., Казюмина Е.М., Иванов В.Б. Токсическое действие и распределение никеля в корнях кукурузы // Физиология растений. 2003. Т. 50. №. 5. С. 793-800.

3. Серегин И.В., Кожевникова А.Д. Гистохимические методы определения локализации и токсичности тяжелых металлов и стронция // Труды V съезда общества физиологов растений России. Пенза. 15-21 сентября 2003 г. С. 334.

4. Кожевникова А.Д, Серегин И.В. Токсическое действие и распределение никеля в корнях кукурузы // Труды V съезда общества физиологов растений России. Пенза. 15-21 сентября 2003 г. С. 288.

5. Кожевникова А.Д. Влияние кальция на токсичность и распределение никеля и стронция по тканям корня проростков кукурузы // Труды V съезда общества физиологов растений России. Пенза. 15-21 сентября 2003 г. С. 287.

6. Серегин И.В., Кожевникова А.Д. Распределение и токсическое действие стронция на рост проростков кукурузы // Труды V съезда общества физиологов растений России. Пенза. 15-21 сентября 2003 г. С. 335.

7. Серегин И.В., Кожевникова А.Д. Транспорт, распределение и токсическое действие стронция на рост проростков кукурузы // Физиология растений. 2004. Т. 51. С. 241-248.

8. Серегин И.В., Кожевникова А.Д. Токсическое действие и распределение тяжелых металлов и стронция в проростках кукурузы // Труды VIII молодежной конференции ботаников в Санкт-Петербурге. Санкт-Петербург. 17-21 мая 2004 г. С. 135-136.

9. Кожевникова А.Д. Распределение никеля, кадмия, свинца и стронция в прорастающих зерновках кукурузы // Труды VIII молодежной конференции ботаников в Санкт-Петербурге. Санкт-Петербург. 17-21 мая 2004 г. С. 127-128.

10. Серегин И.В., Кожевникова А.Д. Распределение тяжелых металлов и стронция по тканям проростков кукурузы в связи с проблемой специфичности и избирательности их токсического действия // Биоразнообразие природных и антропогенных экосистем / Сборник статей участников III Молодежного научного семинара. Екатеринбург. УрО РАН. 2005. С. 92-97.

11. Серегин И.В., Кожевникова А.Д. Распределение кадмия, свинца, никеля и стронция в набухающих зерновках кукурузы // Физиология растений. 2005. Т. 52. С. 635-640.

12. Кожевникова А.Д., Быстрова Е.И., Серегин И.В., Иванов В.Б. Действие никеля, свинца и стронция на структуру меристемы и рост корня кукурузы // Труды Международной конференции «Физиологические и молекулярно-генетические аспекты сохранения биоразнообразия». Вологда. 19-23 сентября 2005 г. С. 79.

13. Серегин И.В., Кожевникова А.Д., Быстрова Е.И., Иванов В.Б. Функционально-анатомическое изучение распределения и токсического действия тяжелых металлов и стронция на рост проростков кукурузы // Труды Международной конференции «Физиологические и молекулярно-генетические аспекты сохранения биоразнообразия». Вологда. 19-23 сентября 2005 г. С. 154.

14. Серегин И.В., Кожевникова А.Д. Токсическое действие и распределение свинца и никеля по тканям и органам проростков амаранта // Труды Международной конференции «Физиологические и молекулярно-генетические аспекты сохранения биоразнообразия». Вологда. 19-23 сентября 2005 г. С. 155.

15. Кожевникова А.Д., Серегин И.В. Изучение распределения тяжелых металлов и стронция в растениях с помощью гистохимических методов // Труды IV Международной научной конференции. Минск. 26-28 октября 2005 г. С. 102.

16. Быстрова Е.И., Кожевникова А.Д., Месенко М.М., Серегин И.В., Иванов В.Б. Система межклеточных взаимодействий, определяющая образование и подержание стволовых клеток в меристеме корня // Тезисы конференции «Биология стволовых клеток: фундаментальные аспекты». Москва. 17-18 ноября 2005 г. С. 1920.

17. Серегин И.В., Кожевникова А.Д. Физиологическая роль никеля и его токсическое действие на высшие растения // Физиология растений. 2006. Т. 53. С. 285-308.

18. Кожевникова А.Д., Серегин И.В. Влияние тяжелых металлов на деление клеток корневого чехлика и структурную организацию меристемы // Материалы I (IX) Международной конференции молодых ботаников в Санкт-Петербурге. Санкт-Петербург. 21-26 мая 2006 г. С. 158.

19. Кожевникова А.Д., Серегин И.В., Быстрова Е.И., Месенко М.М., Иванов В.Б. Покоящийся центр корня - ниша или стволовые клетки? // Тезисы конференции «Физиология растений — фундаментальная основа современной фитобиотехноло-гии». Ростов-на-Дону. 2-6 октября 2006 г. С. 107.

20. Кожевникова А.Д., Серегин И.В., Быстрова Е.И., Иванов В.Б. Влияние тяжелых металлов и стронция на деление клеток корневого чехлика и структурную организацию меристемы // Физиология растений. 2007. Т. 54.

Принято к исполнению 26/12/2006 Исполнено 27/12/2006

Заказ № 1085 Тираж: 100 экз.

Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (495) 975-78-56 www.autoreferat.ru

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Кожевникова, Анна Дмитриевна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Функциональная анатомия корня кукурузы.

1.2. Корень как тест-объект.

1.3. Физиологическая роль Ni у высших растений.

1.4. Поглощение Ni растениями.

1.5. Распределение Ni по органам растений. Механизмы и роль гипераккумуляции.

1.6. Распределение Ni по тканям растений.

1.7. Транспорт Ni по растению.

1.8. Внутриклеточная локализация Ni.

1.9. Влияние Ni на активность различных ферментов.

1.10. Влияние Ni на минеральное питание.

1.11. Действие Ni на водный режим.

1.12. Влияние Ni на фотосинтез.

1.13. Влияние Ni на рост и морфогенез.

Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Выращивание и обработка растений, оценка токсичности металлов.

2.2. Разработка гистохимического метода.

2.3. Изучение распределения Ni по тканям и органам проростков кукурузы.

2.4. Изучение распределения Ni в декапитированных корнях.

2.5. Количественное определение содержания Ni и Са в проростках кукурузы.

2.6. Клеточный анализ токсического действия Ni на рост корня и выявление структурных изменений в меристематических тканях корня.

2.7. Статистическая обработка результатов.

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ.

3.1. Влияние Ni на рост проростков кукурузы

3.1.1. Действие Ni на рост проростков и образование боковых корней.

3.1.2. Влияние Са на ростингибирующее действие Ni.

3.1.3. Влияние Sr на ростингибирующее действие Ni.

3.1.4. Действие Ni на рост проростков на питательном растворе.

3.1.5. Токсическое действие Ni на прорастание зерновок кукурузы.

3.2. Распределение Ni по тканям и органам проростков кукурузы

3.2.1. Локализация Ni в корнях и побегах в отсутствие Са.

3.2.2. Распределение Ni при нетоксичной концентрации.

3.2.3. Распределением в декапитированных корнях: выявление роли эндодермы в транспорте Ni.

3.2.4. Локализация Ni в корнях и побегах в присутствии Са (ЗмМ).

3.2.5. Локализация Ni в корнях и побегах в присутствии Sr (ЗмМ).

3.2.6. Локализация Ni в проростках при инкубации на питательном растворе.

3.2.7. Содержание Ni в корнях и побегах проростков кукурузы.

3.2.8. Содержание Ni в корнях и побегах проростков кукурузы, выращенных на питательном растворе.

3.2.9. Содержание Са в корнях и побегах проростков кукурузы.

3.2.10. Распределение Ni в прорастающих зерновках кукурузы.

3.3. Клеточный анализ токсического действия Ni на рост корня и выявление структурных изменений в меристематических тканях корня

3.3.1. Влияние Ni на деление и растяжение клеток.

3.3.2. Влияние Ni на деление и рост клеток колумеллы корневого чехлика.

3.3.3. Влияние Ni на структуру меристемы.

3.3.4. Снижение токсического действия Ni на деление и рост клеток в присутствии Са.

Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Распределение никеля в проростках кукурузы и его ингибирующее действие на рост"

Актуальность темы. В настоящее время проблема загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами становится все более актуальной. Одним из распространённых тяжёлых металлов является никель (Ni). В среднем общее содержание Ni в почве колеблется от 2 до 750 мг / кг почвы, достигая максимальных значений в серпентиновых почвах (Бингам, 1993). Поступление Ni в биосферу вследствие техногенного рассеяния осуществляется различными путями: с выбросами при высокотемпературных процессах (металлургия, обжиг цементного сырья, сжигание топлива), с осадками бытовых сточных вод, при выносе тяжёлых металлов из отвалов рудников или металлургических предприятий, при постоянном внесении высоких доз удобрений и пестицидов, содержащих примеси тяжёлых металлов (Добровольский, 1997; Орлов и др., 2002; Ягодин, 2002). В организм человека и животных большая часть Ni поступает из растительной пищи.

По существующей в настоящее время классификации все растения подразделяют на три группы: 1) аккумуляторы, накапливающие металлы в основном в надземных органах как при высоких, так и при низких концентрациях металлов в почве; 2) индикаторы, концентрация металлов в которых отражает уровень их содержания в окружающей среде; 3) исключатели, у которых поступление металлов в побеги ограничено, несмотря на их высокую концентрацию в среде и накопление в корнях (Baker, 1981; Antosiewicz, 1992). Растения-аккумуляторы используются для фиторемедиации - «зеленой» технологии очистки почвы и воды от тяжелых металлов (Raskin, Ensley, 2000; Meagher, 2000; Kramer, 2005; do Nascimento, Xing, 2006). Разрабатываются методики получения и применения трансгениых растений-аккумуляторов, обладающих повышенной способностью накапливать тяжелые металлы и устойчивостью к ним (Clemens et al., 2002; Kramer, 2005). Однако механизмы, определяющие способность аккумуляторов накапливать металлы, еще далеко не ясны.

В середине 70-х годов было установлено, что Ni является ультрамикроэлементом и входит в состав металлофермента уреазы, ответственного за гидролитическое расщепление мочевины (Dixon et al., 1975; Fishbein et al., 1976).

Показано, что в среднем для нормального роста растения необходимо примерно 0.01-5 мкг Ni / г сухой массы (Welch, 1981).

Однако, как и любой другой тяжелый металл, при повышенных концентрациях Ni подавляет различные физиологические процессы - поглощение и транспорт минеральных элементов (Piccini, Malavolta, 1992; Барсукова, Гамзикова, 1999), транспирацию (Bishnoi et al., 1993; Molas, 1997), фотосинтез (Sheoran et al., 1990; Krupa, Baszynski, 1995), и снижает активность ряда ферментов (Kevresan et al., 1998; Schickler et al., 1999). При высоких концентрациях Ni ингибировал рост и развитие растений (Samantaray et al., 1997/98; Ewais, 1997) как в результате нарушения метаболизма, так и вследствие более избирательного действия на деление клеток (Knasmuller et al., 1998; Sresty, Madhava Rao, 1999).

Физиологическая роль Ni, а также его токсичность (в высоких концентрациях) определяют важность изучения закономерностей его накопления, транспорта и распределения у разных видов растений, в том числе и сельскохозяйственных.

Не смотря на то, что достаточно много работ посвящено исследованию накопления Ni в органах растений (Reeves et al., 1999; Андреева и др., 2001), остается практически не изученным распределение Ni на тканевом уровне. Для растений-гипераккумуляторов показано его накопление в эпидермисе и проводящих тканях побегов (Heath et al., 1997; Kupper et al., 2001; Bidwell et al., 2004). Однако для растений других групп закономерности распределения Ni по тканям остаются неизученными, что во многом определяется недостаточной разработанностью гистохимических методов выявления Ni.

Для понимания общих закономерностей токсичности тяжелых металлов представляет большой интерес выяснить специфику накопления и токсического действия Ni по сравнению с другими тяжелыми металлами, различающимися по сродству к функциональным группам биополимеров.

Для оценки токсичности ряда соединений, в том числе и тяжелых металлов, используется корневой тест, основанный на анализе характера ингибирования роста корня (Wilkins, 1978; Liu et al., 1995; Wang, 1987; Ivanov, 1994). В то же время механизм ростингибирующего действия металлов остается малоизученным.

Для выявления механизмов токсического действия Ni на рост представляется необходимым изучить связь между локализацией Ni и степенью проявления его токсического действия на рост, что являлось одной из задач настоящей работы. Кроме того, для понимания механизма ростингибирующего действия Ni важно выяснить, насколько избирательно он подавляет деление и растяжение клеток корня, так как именно этими двумя процессами определяется его рост.

Ряд факторов может оказывать влияние на поглощение, распределение металлов, а следовательно - и на их токсическое действие. Важную роль в этом играют ионы Са, в присутствии которых ингибирующее действие тяжелых металлов на рост в большинстве случаев снижается (Gabbrielli, Pandolfini, 1984; Алексеев, Вялушкина, 2002). Однако не ясно, связано ли влияние Са с его функцией вторичного мессенджера или же основную роль играет конкуренция с ионами металлов за общие места связывания при их поступлении в клетки и транспорте по тканям.

Цели и задачи исследования. Целью данного исследования было изучить основные закономерности распределения Ni по органам и тканям проростков кукурузы, выявить связь между локализацией металла и его токсическим действием на рост, а также изучить влияние кальция на распределение и токсическое действие Ni.

Для достижения поставленной цели предстояло решить следующие задачи: изучить токсическое действие Ni на рост проростков кукурузы, выявить его влияние на деление и растяжение клеток; модифицировать гистохимический метод для выявления Ni; с помощью гистохимического анализа и количественного анализа изучить распределение Ni по тканям и органам проростков кукурузы в зависимости от его концентрации в растворе и времени экспозиции; установить, как ингибирование роста проростков под действием Ni связано с особенностями его локализации в тканях и органах; изучить влияние Са на распределение и токсическое действие Ni; изучить влияние Ni на прорастание зерновок кукурузы в связи с особенностями его распределения по тканям прорастающих зерновок.

Научная новизна работы. В данной работе предложен усовершенствованный метод гистохимического определения Ni, основанный на применении диметилглиоксима. С помощью этого метода установлены закономерности распределения Ni в живых тканях корня и побега проростков кукурузы и выявлены особенности транспорта этого металла. Показано, что Ni поступает через эндодерму в ткани центрального цилиндра по симпласту даже при его нетоксичной концентрации в растворе. Это позволило сделать вывод о том, что эндодерма не является универсальным барьером для поступления тяжелых металлов в ткани центрального цилиндра корня. Установлена причина ингибирования ветвления корня Ni. Показано влияние Са на накопление, распределение и токсическое действие Ni. Снижение содержания Ni в апикальном участке корня в присутствии как Са, так и Sr (использованного в качестве аналога Са) свидетельствует о том, что «защитное» действие Са определяется главным образом конкуренцией ионов Ni и Са при поглощении и транспорте. Исследован механизм ростингибирующего действия Ni, оценено его влияние на деление и растяжение клеток. Изучено влияние Ni на прорастание зерновок кукурузы в связи с особенностями его распределения по тканям прорастающих зерновок.

Теоретическая и практическая значимость работы. Предложенный гистохимический метод может быть использован для изучения поступления и распределения Ni в растениях, а также может применяться при проведении экологического мониторинга.

Изучение особенностей распределения и токсического действия никеля имеет немаловажное значение, так как никель существенно отличается от ряда других тяжелых металлов по сродству к функциональным группам биополимеров. Впервые полученные данные о тканевом распределении никеля в корнях и побегах растения-исюночателя имеют существенное значение для понимания особенностей токсического действия тяжелых металлов на растения с различными стратегиями выживания.

Показана возможность использования Sr для выяснения влияния Са на транспорт и распределение тяжелых металлов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. ростингибирующее действие Ni обусловлено главным образом его действием на деление клеток и, в меньшей степени, - на их растяжение;

2. накопление Ni в тканях и участках корня зависит от его концентрации в растворе, времени экспозиции и от присутствия Са в среде;

3. Ni аккумулируется преимущественно в протопластах клеток;

4. эндодерма не играет барьерной роли в транспорте Ni в центральный цилиндр корня, являясь тем не менее одним из основных мест его аккумуляции;

5. накопление Ni в протопластах клеток перицикла является основной причиной ингибирования ветвления корня;

6. ограниченное поступление Ni в побеги, несмотря на его накопление в тканях центрального цилиндра корня, определяет его незначительное ингибирующее действие на их рост;

7. «защитное» действие Са обусловлено не его физиологической ролью, а конкуренцией с ионами Ni при поглощении и транспорте;

8. накопление Ni в протопластах клеток зародыша после наклевывания зерновок определяет его большее токсическое действие на прорастание по сравнению с наклевыванием.

Апробация работы. Материалы данной работы были представлены на II Международной конференции по анатомии и морфологии растений (Санкт-Петербург, 2002), на I Молодёжной конференции ИФР РАН (Москва, 2003), на Межвузовской студенческой конференции МПГУ (Москва, 2003), на V Съезде Общества Физиологов Растений России (Пенза, 2003), на VIII Молодёжной конференции ботаников (Санкт-Петербург, 2004), на Международной научной конференции «Проблемы физиологии растений севера» (Петрозаводск, 2004), на III Молодежном научном семинаре «Биоразнообразие природных и антропогенных экосистем» (Екатеринбург, 2004), на международной конференции «Физиологические и молекулярно-генетические аспекты сохранения биоразнообразия» (Вологда, 2005), на IV Международной научной конференции «Регуляция роста, развития и продуктивности растений» (Минск, 2005), па конференции «Биология стволовых клеток: фундаментальные аспекты» (Москва, 2005), па I (IX) Международной конференции молодых ботаников (Санкт

Петербург, 2006), на конференции «Физиология растений - фундаментальная основа современной фитобиотехнологии» (Ростов-на-Дону, 2006), на семинарах лаборатории физиологии корня ИФР РАН (Москва, 2003 - 2006), а также на семинаре лаборатории экологии и физиологии растений Свободного университета (Амстердам, 2006).

Структура и объём диссертации.

Работа изложена на 207 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, результатов, обсуждения и выводов. Иллюстративный материал находится в приложении. Список литературы включает 208 источников, из них 162 иностранных авторов. Работа содержит 14 таблиц и 119 рисунков, из них 8 таблиц и 116 рисунков находятся в приложении.

Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Кожевникова, Анна Дмитриевна

ВЫВОДЫ:

1) Модифицирован гистохимический метод определения Ni в тканях растений с помощью диметилглиоксима, что повысило его чувствительность и позволило избежать деструкции тканей при проведении анализа.

2) Распределение Ni по тканям корня неравномерно, и его накопление в различных участках корня не одинаково и увеличивается со временем. Накапливаясь в протопластах и периплазматическом пространстве клеток корня, Ni поступает через эндодерму в центральный цилиндр даже при нетоксичной концентрации. Экзодерма отчасти ограничивает радиальный транспорт Ni в базальном участке корня.

3) Ni подавляет деление клеток в большей степени, чем их растяжение, что наряду с увеличением длительности митотического цикла приводит к значительному торможению роста корня, которое усиливается со временем.

4) Накопление Ni в протопластах клеток перицикла и его высокая цитотоксичность определяют ингибирование образования боковых корней.

5) Корневая система кукурузы играет барьерную функцию, ограничивая поступление Ni в надземные органы, вероятно, отчасти за счет накопления Ni в местах перфораций между члениками сосудов ксилемы. С ограниченным поступлением Ni в побеги связано его меньшее токсическое действие па рост последних по сравнению с ингибированием роста корня.

6) Ni не оказывает значительного влияния на наклевывание зерновок кукурузы, но сильно ипгибирует их прорастание вследствие его накопления в протопластах клеток зародыша после наклевывания.

7) Поступление Ni в ткани корпя в присутствии Са уменьшается, особенно в апикальном участке корня, что является причиной ослабления токсического действия Ni на рост корня. Защитное действие кальция связано с конкуренцией за поглощение с ионами Ni, по не с его специфическими функциями в клетке, так как Sr обладает аналогичным действием.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Кожевникова, Анна Дмитриевна, Москва

1. Алексеев Ю.В., Вялушкина Н.И. (2002) Влияние кальция и магния на поступление кадмия и никеля из почвы в растения вики и ячменя. Агрохимия, 1, 82-84.

2. Алексеева-Попова Н.В. (1991) Клеточно-молекулярные механизмы устойчивости растений к тяжелым металлам. В сб: Устойчивость к тяжелым металлам дикорастущих видов, под ред. Н.В.Алексеевой-Поповой. Л: Ленуприздат, с.5-15.

3. Амосова Н.В., Тазина И.А., Сынзыныс Б.И. (2003) Фито- и генотоксическое действие ионов железа, кобальта и никеля на физиологические показатели растений различных видов. Сельскохозяйственная биология, 5,49-54.

4. Андреева И.В., Говорина В.В., Ягодин Б.А., Досимова О.Т. (2000) Динамика накопления и распределения никеля в растениях овса. Агрохимия, 4, 68-71.

5. Андреева И.В., Говорина В.В., Виноградова С.Б, Ягодин Б.А. (2001) Никель в растениях. Агрохимия, 3, 82-94.

6. Барсукова B.C., Гамзикова О.И. (1999) Влияние избытка никеля на элементный состав контрастных по устойчивости к нему сортов пшеницы. Агрохимия, 1, 80-85.

7. Блок Н.И. (1952) Качественный химический анализ. М.: Госхимиздат, 520 с.

8. Бингам Ф.Т., Коста М., Эйхенбергер Э. (1993) Некоторые вопросы токсичности ионов металлов. М.: Мир, 368 с.

9. Бродский В.Я. (1960) О способах фиксации и подготовки материала для количественного цитохимического анализа. Цитология, 2, 605-613.

10. Вахмистров Д.Б. (1991) Пространственная организация ионного транспорта в корне. М.: Наука (49-е Тимиряз. чтение), 49 с.

11. П.Данилова М.Ф., Стамболцян Е.Ю., Бармичева Е.М. (1968) К вопросу о путях передвижения веществ по тканям корня (данные субмикроскопической морфологии). Ботанический журнал, 53, 759-766.

12. Данилова М.Ф. (1974) Структурные основы поглощения веществ корнем. Л: Наука, 206 с.

13. Данилова М.Ф., Мазель Ю.Я., Телепова М.Н., Житнева Н.Н. (1990) Формирование систем поглощения и транспорта ионов в корне кукурузы (Zea mays): анатомия и ультраструктура корня. Физиология растений, 37,629-635.

14. Демченко Н.П. (1989а) Биология развития растений. Развитие протофлоэмы в корне пшеницы. Онтогенез, 20,300-308.

15. Демченко Н.П. (19896) Изменение содержания ДНК в клетках флоэмной группы корпя пшеницы в ходе их развития. Цитология, 31, 664-676.

16. Демченко Н.П., Калимова И.Б., Демченко К.Н. (2005) Влияние никеля на рост, пролиферацию и дифференциацию клеток корневой системы проростков Triticum aestivum. Физиология растений, 52,250-258.

17. Дертева Е.Ю. (1965) Строение и функции эндодермы. Ботанический журнал, 50, 1327-1337.

18. Добровольский В.В. (1997) Биосферные циклы тяжелых металлов и регуляторная роль почвы. Почвоведение, 4,431—441.

19. Иванов В.Б. (1974) Клеточные основы роста растений. М.: Наука, 223 стр.

20. Иванов В.Б., Максимов В.Н. (1999) Изменение относительной скорости роста клеток корня на протяжении меристемы и начала зоны растяжения. Физиология растений, 46, 87-97.

21. Иванов В.Б., Быстрова Е.И., Серегин И.В. (2003) Сравнение влияния тяжелых металлов на рост корня в связи с проблемой специфичности и избирательности их действия. Физиология растений, 50,445^154.

22. Иванов В.Б. (2004) Меристема как самоорганизующаяся система: поддержание и ограничение пролиферации клеток. Физиология растений, 51, 926 -941.

23. Катаева М.Н. (2006) Экологическая дифференциация видов растений Полярного Урала в контрастных геохимических условиях среды: Автореф. дисс. канд. биол. наук,Санкт-Петербург: БИН РАН, 30 с.

24. Кларксон Д. (1978) Транспорт ионов и структура растительной клетки. М.: Мир, 368с.

25. Косицин А.В. (1991) Взаимодействие металлов с ферментами. В сб: Устойчивость к тяжелым металлам дикорастущих видов, под ред. Н.В.Алексеевой-Поповой. JL: Ленуприздат, с.15-22.

26. Колосов И.И. (1962) Поглотительная деятельность корневых систем растений. М.: Из-во АН СССР, 388 с.

27. Мазель Ю.Я. (1989) Формирование системы поглощения и транспорта ионов в растении (на примере калия и кальция): Автореф. дисс. докт. биол. наук, Москва: Г^СХА, 44 с.

28. Меркушева М.Г., Убугунов B.JL, Лаврентьева И.Н. (2001) Тяжёлые металлы в почвах и фитомассе кормовых угодий Западного Забайкалья. Агрохимия, 8, 63 72.

29. Нестерова А.Н. (1989) Воздействие ионов свинца, кадмия и цинка на клеточную организацию меристемы и рост проростков кукурузы. Дисс. канд. биол. наук, Москва: МГУ, 194 с.

30. Орлов Д.С., Садовникова JI.K., Лозановская И.Н. (2002) Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. М.: Высш. шк, 334с.

31. Перрин Д. (1967) Органические аналитические реагенты. М.: Мир, 407с.

32. Пирс Э. (1962) Гистохимия. М.: Ин. лит, 962 с.

33. Плохинский Н.А. (1961) Биометрия. Новосибирск: Из-во СО АН СССР

34. Рудакова Э.В., Каракис К.Д., Сидоршина Е.И. (1988) Роль клеточных оболочек растений в поглощении и накоплении ионов металлов. Физиология и биохимия культурных растений, 20, 3-12.

35. Сендел Е. (1949) Колориметрические методы определения следов металлов. М.: ГХИ, 560 с.

36. Сендел Е. (1964) Колориметрические методы определения следов металлов. М.:Мир, 902 с.

37. Серегин И.В., Иванов В.Б. (1997) Гистохимические методы изучения распределения кадмия и свинца в растениях. Физиология растений, 44,915-921.

38. Серегин И.В. (1999) Функционально-анатомическое изучение токсического действия кадмия и свинца па корень проростков кукурузы. Дисс. канд. биол. наук, Москва, МПГУ, 190 с.

39. Серегин И.В., Иванов В.Б. (1998) Передвижение ионов кадмия и свинца по тканям корня. Физиология растений, 45, 899-905.

40. Серегин И.В. (2001) Фитохелатины и их роль в детоксикации кадмия у высших растений (обзор). Успехи биологической химии, 41,283-300.

41. Серегин И.В., Иванов В.Б. (2001) Физиологические аспекты токсического действия кадмия и свинца на высшие растения. Физиология растений, 48, 606-630.

42. Тэмп Г.А. (1991) Никель в растениях в связи с его токсичностью. В сб: Устойчивость к тяжелым металлам дикорастущих видов, под ред. Н.В.Алексеевой-Поповой. Л: Ленуприздат, с. 139-146.

43. Тэмп Г.А., Сазыкина Н.А. (1991) Взаимодействие Ni, Са и Mg в зависимости от содержания в среде. В сб: Устойчивость к тяжелым металлам дикорастущих видов, под ред. Н.В.Алексеевой-Поповой. Л: Ленуприздат, с.153-161.

44. Эзау К. (1980) Анатомия семенных растений. М.: Мир, 558с.

45. Эмсли Дж. (1993) Элементы. М.: Мир, 256 с.

46. Ягодин Б.А. (2002) Кольцо жизни. М., 135 с.

47. Assuncao A.G.L., Schat Н., Aarts M.G.M. (2003а) Thlaspi caerulescens, an Attractive Model Species to Study Heavy Metal Hyperaccumulation in Plants. New Phytol., 159, 351-360.

48. Assuncao A.G.L., Bookum W.M., Nelissen H.J.M., Vooijs R., Schat II., Ernst

49. W.H.O. (2003b) Differential Metal-specific Tolerance and Accumulation Patterns among Thlaspi caerulescens Populations Originating from Different Soil Types. New Phytol., 159,411-419.

50. Antosiewicz D.M. (1992) Adaptation of Plants to an Environment Polluted with Heavy Metals. Acta Soc.Bot.Pol., 61,281-299.

51. Aschmann S.G., Zasoski R.J. (1987) Nickel and Rubidium Uptake by Whole Oat Plants in Solution Culture. Physiol. Plant., 71,191-196.

52. Baker A.J.M. (1981) Accumulators and Excluders-Strategies in Response of Plants to Heavy Metals. J.Plant Nutr., 3, 643-654.

53. Barlow P.W., Rathfelder E.L. (1985) Cell Division and Regeneration in Primary Root Meristems of Zea mays Recovering from Cold Treatment. Env. Exp. Bot., 25, 303 314.

54. Bidwell S.D., Crawford S.A., Woodrow I.E., Sommer-Knudsen J., Marshall A.T. (2004) Subcellular Localization of Ni in the Hyperaccumulator, Hybanthus Jloribundus (Lindley) F. Muell. Plant Cell Environ., 27,705-716.

55. Bibikova Т., Gilroy S. (2003) Root Hair Development. J. Plant Growth Regul., 21, 383415.

56. Bishnoi N.R., Sheoran I.S., Singh R. (1993) Influence of Cadmium and Nickel on Photosynthesis and Water Relations in Wheat leaves of Defferent Insertion Level. Photosyntetica, 28,473-479.

57. Boyd R.S., Shaw J.J., Martens S.N. (1994) Nickel Hyperaccumulation Defends Streptanthus polygaloides (Brassicaceae) Against Pathogens. Amer. J. Bot., 81, 294-300.

58. Boyd R.S., Martens S.N. (1998) Nickel Hyperaccumulation by Thlaspi montanum var. montanum (Brassicaceae): A Constitutive Trait. Am. J. Bot., 85, 259-265.

59. Breckle S.-W. (1991) Growth Under Stress: Heavy Metals. In: Plant roots: The Hidden Half, Waisel Y„ Eshel A., Kalkafi U. (eds.) New York: M. Dekker, pp. 351-373.

60. Broadhurst C.L., Chaney R.L., Angle J.S., Maugel Т.К., Erbe E.F., Murphy

61. C.A. (2004) Simultaneous Hyperaccumulation of Nickel, Manganese, and Calcium in Alyssum Leaf Trichomes. Environ. Sci. Technol, 38, 5797-5802.

62. Broadhurst C.L., Chaney R.L., Angle J.S., Erbe E.F., Maugel Т.К. (2004) Nickel Localization and Response to Increasing Ni Soil Levels in Leaves of the Hyperaccumulator Alyssum murale. Plant Soil., 265,225-242.

63. Brooks R.R., Wither E.D., Zepernick B. (1977) Cobalt and Nickel in Rinorea Species. Plant Soil., Al, 101-112.

64. Brooks R.R., Shaw S., Marfil A.A. (1981) The Chemical Form and Physiological Function of Nickel in Some Iberian Alyssum Species. Physiol. Plant., 51, 167-170.

65. Brown P.H, Welch R.M., Сагу E.E. (1987) Nickel: A Micronutrient Essential for Higher Plants. Plant Physiol., 85, 801-803.

66. Burzynski M., Jacob M. (1983) Influence of Lead on Auxin-Induced Cell Elongation. Acta Soc.Bot.Pol., 52,231-239.

67. Cataldo D.A., Garland T.R., Wildung R.E. (1978a) Nickel in Plants. Uptake Kinetics Using Intact Soybean Seedlings. Plant Physiol., 62, 563-565.

68. Cataldo D.A., Garland T.R., Wildung R.E., Drucker H. (1978b) Nickel in Plants. Distribution and Chemical Form in Soybean Plants. Plant Physiol., 62, 566-570.

69. Cataldo D.A., McFadden K.M., Garland T.R., Wildung R.E. (1988) Organic Constituents and Complexation of Nickel (II), Iron (III), Cadmium (II) and Plutonium (IV) in Soybean Xylem Exudates. Plant Physiol., 86, 734-739.

70. Cardoso P.F., Gratao P.L., Gomes-Junior R.A., Medici L.O., Azevedo R.A. (2005) Response of Crotalaria juncea to Nickel Exposure. Braz. J. Plant Physiol., 17,267-272.

71. Clemens S. (2001) Molecular Mechanisms of Plant Metal Tolerance and Homeostasis. Planta, 212,475-486.

72. Clemens S., Palmgren M.G., Kramer U. (2002)A Long Way Ahead: Understanding and Engineering Plant Metal Accumulation. Trends Plant Sci., 1, 309-315.

73. Clowes F.A.L. (1956) Nucleic Acid in Root Apical Meristems oiZea mays. New Phytol., 55,29-35.

74. Clowes F.A.L. (1963) The Quiescent Center in Meristems and its Behaviour after Irradiation. In: Meristems and Differentiation / Brookhaven Symp. Biol, 16, pp. 46 -58.

75. Clowes F.A.L., Juniper B.E. (1964) The Fine Structure of the Quiescent Centre and Neighbouring Tissues in Root Meristems. J. Exp.Bot., 15, 622-630.

76. Clowes F.A.L., Stewart H.E. (1967) Recovery from Dormancy in Roots. New Phytol., 66,115-125.

77. Clowes F.A.L (1972) Regulation of Mitosis in Root by their Cap. Nature New Biol., 235, 143- 144.

78. Dalton D.A., Evans H.J., Hanus F.J. (1985) Stimulation by Nickel of Soil Microbial Urease Activity and Urease and Hydrogenase Activities in Soybeans Grown in a Low-Nickel Soil. Plant Soil., 88,245-258.

79. Das P.K., Kar M., Mishra D. (1978) Nickel Nutrition of Plants: Effect of Nickel on Some Oxidase Activities During Rice (Orysa sativa L.) Seed Germination. Z. Pjlanzenphysiol., 90,225-233.

80. Davis M.A., Boyd R.S. (2000) Dynamics of Ni-Based Defence and Organic Defences in the Ni Hyperaccumulator, Streptanthus polygaloides (Brassicaceae). New Phytol., 146, 211-217.

81. Davis M.A., Pritchard S.G., Boyd R.S. Prior S.A. (2001a) Developmental and Induced Responses of Nickel-Based and Organic Defenses of the Nickel-Hyperaccumulating Shrub, Psychotria douarrei. New Phytol., 150,49-58.

82. Davis M.A., Murphy J.F., Boyd R.S. (2001b) Nickel Increases Susceptibility of a Nickel Hyperaccumulator to Turnip mosaic virus. J. Environ. Quality, 40, 85-90.

83. Douchkov D., Gryczka C., Stephan U.W., Hell R., Baumlein H. (2005) Ectopic Expression of Nicotianamine Synthase Genes Results in Improved Iron Accumulation and Increased Nickel Tolerance in Transgenic Tobacco. Plant Cell Envi., 28,365-374.

84. Ehlken S., Kirchner G. (2002) Environmental Processes Affecting Plant Root Uptake of Radioactive Trace Elements and Variability of Transfer Factor Data: a Review. J. Environ. Radioactivity, 58,97-112.

85. Enstone D.E., Peterson C.A. (1992) The Apoplastic Permeability of Root Apices. Can. J. Bot., 70,1502-1512.

86. Enstone D.E., Peterson C.A. (1997) Suberin Deposition and Band Plasmolysis in the Corn (Zea mays L.) Root Exodermis. Can. J. Bot., 75,1188-1199.

87. Ernst W.H.O., Verkleij J.A.C., Schat H. (1992) Metal Tolerance in Plants. Acta Bot. Neerl., 43,229-248.

88. Eskew D.L., Welch R.M., Сагу E.E. (1983) Nickel: An Essential Micronutrient for Legumes and Possibly All Higher Plants. Science, 222, 621-623.

89. Eskew D.L., Welch R.M., Norvell W.A. (1984) Nickel in Higher Plants: Further Evidence for an Essential Role. Plant Physiol., 76, 691-693.

90. Ewais E.A. (1997) Effects of Cadmium, Nickel and Lead on Growth, Chlorophyll Content and Proteins of Weeds. Biol. Plant., 39,403-410.

91. Feldman L.J. (1976) The de novo Origin of the Quiescent Center in Regenerating Root Apices of Zea mays. Planta, 128,207-212.

92. Fishbein W.N., Smith M.J., Nagarajan K., Scurzi W. (1976) The First Natural Nickel Metalloenzyme: Urease. Fed. Proc. Am. Soc. Exp. Biol., 35, 1680.

93. Freeman J.L., Persans M.W., Nieman K., Albrecht C., Peer W., Pickering I.J., Salt D.E. (2004) Increased Glutathione Biosynthesis Plays a Role in Thlaspi Nickel Hyperaccumulators. Plant Cell., 16, 2176-2191.

94. Gabbrielli R., Pandolfini T. (1984) Effect of Mg2+ and Ca2+ on the Response to Nickel Toxicity in a Serpentine Endemic and Nickel-Accumulating Species. Physiol. Plant., 62, 540-544.

95. Glater R.A., Hernandez L. (1972) Lead Detection in Living Plant Tissue Using a New Histochemical Method. J. Air Pollution Control Association., 22,463-467.

96. Gerendas J., Sattelmacher B. (1997a) Significance of Ni Supply for Growth, Urease Activity and the Concentrations of Urea, Amino Acids and Mineral Nutrients of Urea-Grown plants. Plant Soil., 190,153-162.

97. Gerendas J., Sattelmacher B. (1997b) Significance of N Sourse (Urea vs. NH4N03) and Ni Supply for Growth, Urease Activity and Nitrogen Metabolism of Zucchini (Cucurbita pepo convar. giromontiina). Plant Soil., 196,217-222.

98. Gerendas J., Sattelmacher B. (1999) Influence of Ni Supply on Growth and Nitrogen Metabolism of Brassica napus L. Grown with NH4N03 or Urea as N Source. Annals Bot., 83,65-71.

99. Gries G.E., Wagner G.J. (1998) Association of Nickel Versus Transport of Cadmium and Calcium in Tonoplast Vesicles of Oat Roots. Planta, 204, 390-396.

100. Guo Y., George E., Marschner II. (1996) Contribution of an Arbuscular Mycorrhizal Fungus to the Uptake of Cadmium and Nickel in Bean and Maize Plants. Plant Soil, 184,195-205.

101. Gzyl J., Przymusinski R., Wozny A. (1997) Organospecific Reactios of Yellow Lupin Seedlings to Lead. Acta.Soc.Bot.Pol., 66, 61-66.

102. Hayward H.E. (1948) The Structure of Economic Plants. N.Y.: MacMillan, 674p.

103. Hall J.L (2002) Cellular Mechanisms for Heavy Metal Detoxification and Tolerance. Exp. Bot., 53,1-11.

104. Heath S.M., Southworth D., D'Allura J.A. (1997) Localization of Nickel in Epidermal Subsidiary Cells of Leaves of Thlaspi montanum var. siskiyouense (Brassicaceae) Using Energy-Dispersive X-ray Microanalysis. Int. J. Plant Sci., 158, 184-188.

105. Hirai M., Kawai-Hirai R., Hirai Т., Ueki T. (1993) Structural Change of Jack Bean Urease Induced by Addition of Surfactants Studied with Synchrotron-Radiation Small-Angle X-Ray Scattering. Eur. J. Biochem., 215, 55-61.

106. Homer F.A., Reeves R.D., Brooks R.R., Baker A.J.M. (1991) Characterization of the Nickel-Rich Extract from the Nickel Hyperaccumulator Dichapetalum gelonioides. Phytochemistry, 30,2141-2145.

107. Hose E., Clarkson D.T., Steudle E., Schreiber L., Hartung W. (2001) The Exodermis: A Variable Apoplastic Barrier. J. Exp. Bot., 52,2245-2264.

108. Ingle R.A., Mugford S.T., Rees J.D., Campbell M.M., Smith J.A.C. (2005) Constitutively High Expression of the Histidine Biosynthetic Pathway Contributes to Nickel Tolerance in Hyperaccumulator Plants. Plant Cell, 17,2089-2106.

109. Ivanov V.B. (1994) Root Growth Responses to Chemicals. Sov. Scient. Rev.Ser.D., pp. 1-70.

110. Jiang K., Feldman L.J. (2003) Root Meristem Estamblishment and Maintenance: the Role of Auxin. J. Plant Growth Regul., 21, 432 440.

111. Karataglis S. (1987) Estimation of the Toxicity of Different Metals, Using as Criterion the Degree of Root Elongation in Triticum aestivum Seedlings. Phyton., 26, 209-217.

112. Kerkeb L., Kramer U. (2003) The Role of Free Histidine in Xylem Loading of Nickel in Alyssum lesbiacum and Brassica juncea. Plant Physiol., 131, 716-724.

113. Kersten W.J., Brooks R.R., Reeves R.D., Jaffre T. (1980) Nature of Nickel Complexes in Psychotria douarrei and Other Nickel-Accumulating Plants. Phytochemistry, 19,1963-1965.

114. Kevresan S., Petrovic N., Popovic M., Kandrac J. (1998) Effect of Heavy Metals on Nitrate and Protein Metabolism in Sugar Beet. Biol. Plant., 41,235-240.

115. Khalid B.Y., Tinsley J. (1980) Some Effects of Nickel Toxicity on Rye Grass. Plant Soil, 55,39-144.

116. Knasmuller S, Gottmann E., Steinkellner H., Fomin A, Pickl C., Paschke A., God R., Kundi M. (1998) Detection of Genotoxic Effects of Heavy Metal Contaminated Soils with Plant Bioassays, Mutation Research., 420, 37- 48.

117. Kocjan G., Samardakiewicz S., Wozny A. (1996) Regions of Lead Uptake in Lemna minor Plants and Localization of This Metal within Selected Parts of the Root. Biol. Plant., 38, 107-117.

118. Kovacevic G., Kastori R., Merkulov L.J. (1999) Dry Matter and Leaf Structure in Young Wheat Plants as Affected by Cadmium, Lead, and Nickel. Biol. Plant., 42, 119123.

119. Kramer U., Cotter-Howells J.D., Charnock J.M., Baker A.J.M., Smith A.C.1996) Free Histidine as a Metal Chelator in Plants that Accumulate Nickel. Letters to Nature, 379,635-638.

120. Kramer U., Smith R.D., Wenzel W.W., Raskin I., Salt D.E. (1997a) The Role of Metal Transport and Tolerance in Nickel Hyperaccumulation by Thlaspi goesingense Halacsy. Plant Physiol., 115,1641-1650.

121. Kramer U., Grime G.W., Smith A.J.C., Hawes C.R., Baker A.J.M. (1997b) Micro-PIXE as a Technique for Studying Nickel Localization in Leaves of the

122. Hyperaccumulator plant Alyssum Lesbiacum. Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res., 130, 346-350.

123. Kramer U., Pickering I.J., Prince R.C., Raskin L, Salt D.E. (2000) Subsellular Localization and Speciation of Nickel in Hyperaccumulator and Non-Accumulator Thlaspi Species. Plant Physiology, 122,1343-1353.

124. Kramer U. (2005) Phytoremediation: Novel Approaches to Cleaning up Polluted Soils. Cur. Op. Biotech., 16, 133-141.

125. Krogmeier M.J., McCarty G.W., Bremner J.M. (1989) Phytotoxicity of Foliar-Applied Urea. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 86, 8189-8191.

126. Krupa Z., Baszynski T. (1995) Some Aspects of Heavy Metals Toxicity towards Photosynthetic Apparatus Direct and Indirect Effects on Light and Dark Reactions. Acta Physiol. Plant., 17,177-190.

127. Ksiazek M., Wozny A. (1990) Lead Movement in Poplar Adventions Roots. Biol. Plant., 32, 54-57.

128. Kupper H., Lombi E., Zhao F.J., Wieshammer G., McGrath S.P. (2001) Cellular Compartmentation of Nickel in the Hyperaccumulators Alyssum lesbiacum, Alyssum bertolonii and Thlaspi goesingense. J. Exp. Bot., 52,2291-3000.

129. Lane S.D., Martin E.S., Garrod J.P. (1978) Lead Toxicity Effect on Indole-3-acetic Acid-Induced Cell Elongation. Planta, 144,79.

130. Laszlo J.A. (1994) Changes in Soybean Fruit Ca2+ (Sr2*) and K+ (Rb+) Transport Ability during Development. Plant Physiol., 104, 937-944.

131. Lee J., Reeves R.D., Brooks R.R., Jaffre T. (1977) Isolation and Identification of a Citrato-Complex of Nickel from Nickel-Accumulating Plants. Phytochemistry, 16, 15031505.

132. L'Huillier L., d'Auzac J., Durand M., Michaud-Ferriere N. (1996) Nickel Effects on Two Maize (Zea mays) Cultivars: Growth, Structure, Ni Concentration, and Localization. Can. J. Bot., 1A, 1547-1554.

133. Liu D., Jiang W., Wang W., Zhai L. (1995) Evaluation of Metal Ion Toxicity on Root Tip Cells by the Allium Test. Israel J.Plant Sci., 43, 125-133.

134. Liu D., Kottke I. (2003) Subcellular Localization of Chromium and Nickel in Root Cells of Allium сера by EELS and ESI. Cell Biol. Toxicol., 19,299-311.

135. Luxova M. (1975) Some Aspects of the Differentiayion of Primary Root Tissues. In: The Development and Function of Roots, Torrey J., Clarkson D.T. (eds.) London: Academic Press, pp. 73-90.

136. Malkin R., Niogi K. (2000) Photosynthesis. In: Biochemistry and Molecular Biology of Plants, Buchanan B.B, Gruissem W, Jones R.L. (eds.) Rockville. pp. 568— 628.

137. Meagher R.B. (2000) Phytoremediation of Toxic Elemental and Organic Pollutants. Cur. Op. Plant Biol., 3,153-162.

138. Mench M., Morel J.L., Guckert A. (1987) Metal Binding Properties of High Molecular Weight Soluble Exudates from Maize (Zea mays) Roots. Biol. Fertil. Soils, 3, 165-169.

139. Mohanty N., Vaas I., Demeter S. (1989) Impairment of Photosystem 2 Activity at the Level of Secondary Quinone Electron Acceptor in Chloroplasts Treated with Cobalt, Nickel and Zinc Ions. Physiol. Plant., 76,386-390.

140. Molas J. (1997) Changes in Morphological and Anatomical Structure of Cabbage (Brassica oleracea L.) Outer Leaves and in Ultrastructure of their Chloroplasts Caused by an in vitro Excess of Nickel. Photosynthetica, 34, 513- 522.

141. Morel J.L., Mench M., Guckert A. (1986) Measurement of Pb, Cu and Cd Binding with Mucilage Exudates from Maize (Zea mays L.) Roots. Biol. Fertil. Soils, 2,29-34.

142. Nabais C, Freitas H., Hagemeyer J., Breckle S.-W. (1996) Radial Distribution of Ni in Stemwood of Quercus ilex L. Trees Grown on Serpentine and Sandy Loam (Umbric Leptosol) Soils ofNE-Portugal. Plant Soil, 183,181-185.

143. Neiboer E., Richardson D.H.S. (1980) The Replacement of the Non-Descriptive Term «Heavy Metals» by a Biologically and Chemically Significant Classification of Metal Ions. Environ. Pollut., 1, 3-26.

144. Page V., Feller U. (2005) Selective Transport of Zinc, Manganese, Nickel, Cobalt and Cadmium in the Root System and Transfer to the Leaves in Young Wheat Plants. Ann. Bot., 96,425-434.

145. Pandolfini Т., Gabbrielli R., Comparini C. (1992) Nickel Toxicity and^^ Peroxidase Activity in Seedlings of Triticum aestivum L. Plant, Cell Environ., 15, 719725.

146. Persans M.W., Yan X., Patnoe J.M., Kramer U., Salt D.E. (1999) Molecular Dissection of the Role of Histidine in Nickel Hyperaccumulation in Thlaspi goesingense (Halacsy). Plant Physiol, 121,1117-1126.

147. Persans M.W., Nieman K., Salt D.E. (2001) Functional Activity and Role of Cation-Efflux Family Members in Ni Hyperaccumulation in Thlaspi goesingense. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98,9995-10000.

148. Piccini D.F., Malavolta E. (1992) Effect of Nickel on Two Common Bean Cultivars. J. Plant Nutr., 15,2343-2350.

149. Polacco J.C., Freyermuth S.K., Gerendas J., Cinzio S. (1999) Soybean Genes Involved in Nickel Insertion into Urease. J. Exp. Bot., 50,1149-1156.

150. Powell M.J., Davies M., Francis D. (1988) Effect on Meristem Size and Proximity of Root Hairs and Xylem Elements to the Root Tip in a Zn-tolerant and a Non-tolerant Cultivar of Festuca rubra L. Ann .Bot., 61, 723-726.

151. Psaras G.K., Constantinidis Th., Cotsopoulos В., Manetas Y. (2000) Relative Abundance of Nickel in the Leaf Epidermis of Eight Hyperaccumulators: Evidence that the Metal is Excluded from both Guard Cells and Trichomes. Ann. Bot., 86, 73-78.

152. Psaras G.K., Manetas Y. (2001) Nickel Localization in Seeds of the Metal Hyperaccumulator Thlaspipindicum Hausskn. Ann. Bot., 88, 513-516.

153. Phytoremediation of Toxic Metals Using Plants to Clean Up the Environment. Raskin I., Ensley B.D. (eds.) New York, Chichester, Weinheim, Brisbane, Singapore, Toronto: John Wiley & Sons, Inc. (2000). 304p.

154. Reeves R.D., Brooks R.R., Macfarlane R.M. (1981) Nickel Uptake by Californian Streptanthus and Caulanthus with Particular Reference to the Hyperaccumulator S. polygaloides Gray (Brassicaceae). Amer. J. Bot., 68, 708-712.

155. Reeves R.D., Baker A.J.M., Bornidi A., Berazain R. (1999) Nickel Hyperaccumulation in the Serpentine Flora of Cuba. Annals Bot., 83,29-38.

156. Robertson A.I., Meakin M.E.R. (1980) The Effect of Nickel on Cell Division and Growth of Brachystegia spiciformis Seedlings. J. Bot. Zimbabwe, 12,115-125.

157. Robertson A.I. (1985) The Poisoning of Roots of Zea mays by Nickel Ions, and the Protection Afforded by Magnesium and Calcium. New Phytol, 100, 173-189.

158. Robinson B.H., Lombi E., Zhao F.J., McGrath S.P. (2003) Uptake and^^ Distribution of Nickel and Other Metals in the Hyperaccumulator Berkheya coddii. New Phytol., 158,279-285.

159. Ros R., Morales A., Segura J., Picazo I. (1992) In vivo and in vitro Effects of Nickel and Cadmium on the Plasmalemma ATPase from Rice (Oryza sativa L.) Soots and Roots. Plant Science, 83,1-6.

160. Rubio M.I., Escrig I., Martinez-Cortina C., Lopez-Benet F.J., Sanz A. (1994) Cadmium and Nickel Accumulation in Rice Plants. Effects on Mineral Nutrition and Possible Interactions of Abscisic and Gibberellic Acids. Plant Growth Regul., 14, 151157.

161. Sagner S., Kneer R., Wanner G., Cosson J.-P., Deus-Neumann В., Zenk M.H.1998) Hyperaccumulation, Complexation and Distribution of Nickel in Sebertia acuminata. Phytochemistry, Al, 339-343.

162. Sajwan K.S., Ornes W.H., Youngblood T.V., Alva A.K. (1996) Uptake of Soil Applied Cadmium, Nickel and Selenium by Bush Beans. Water Air Soil Pol., 91, 209217.

163. Salt D.E., Wagner G.J. (1993) Cadmium Transport across Tonoplast of Vesicles from Oat Roots. Evidence for a Cd2+/H+ Antiport Activity. J. Biol. Chem., 268,12297-12302.

164. Samantaray S., Rout G.R., Das P. (1997/98) Tolerance of Rice to Nickel in Nutrient Solution. Biol. Plant., 40,295-298.

165. Samardakiewicz S., Strawinski P., Wozny A. (1996) The Influence of Lead on Callose Formation in Roots of Lemna minor L. Biol. Plant., 38,463-467.

166. Schaaf G., Ludewig U., Erenoglu B.E., Mori S., Kitahara Т., von Wiren N. (2004) ZmYSl Functions as a Proton-coupled Symporter for Phytosiderophore- and Nicotianamine-chelated Metals. J. Biol. Chem., 279, 9091-9096.

167. Schaaf G., Honsbein A., Meda A.R., Kirchner S., Wipf D., von Wiren N. (2006) AtIREG2 Encodes a Tonoplast Transport Protein Involved in Iron-dependent Nickel Detoxification in Arabidopsis thaliana Roots. J. Biol. Chem., 281, 25532-25540.

168. Schat II., Llugany M., Vooijs R., Hartley-Whitaker J., Bleeker P.M. (2002) The Role of Phytochelatins in Constitutive and Adaptive Heavy Metal Tolerances in

169. Hyperaccumulator and Non-Hyperaccumulator Metallophytes. J. Exp. Bot., 53, 2381-2392.

170. Schickler H., Caspi II. (1999) Response of Antioxidative Enzymes to Nickel and Cadmium Stress in Hyperaccumulator Plants of Genus Alyssum. Physiol. Plant., 105, 3944.

171. Schreiber L., Hartmann K., Skrabs M., Zeier J. (1999) Apoplastic Barriers in Roots: Chemical Composition of Endodermal and Hypodermal Cell Walls. J. Exp. Bot., 50,1267-1280.

172. Severne B.C. (1974) Nickel Accumulation by Hybanthus floribundus. Nature, 248, 807-808.

173. Sheoran I.S., Singal H.R., Singh R. (1990) Effect of Cadmium and Nickel on Photosynthesis and the Enzymes of the Photosynthetic Carbon Reduction Cycle in Pigeonpea (Cajanus cajan L.). Photosynthesis Research, 23, 345-351.

174. Sirko A., Brodzik R. (2000) Plant Ureases: Roles and Regulation. Acta. Biochim. Pol., 47,1189-1195.

175. Sobotic M., Ivanov V.B., Obroucheva N.V., Seregin I.V., Martin M.L., Antipova O.V., Bergmann H. (1998) Barrier Role of Root System in Lead Exposed Plants. Angew. Bot., 72,144-147.

176. Sresty T.V.S., Madhava Rao K.V. (1999) Ultrastructural Alterations in Response to Zinc and Nickel Stress in the Root Cells of Pigeonpea. Envir. Exp. Bot., 41, 3-13.

177. Symeonidis L., McNelly Т., Bradshaw A.D. (1985) Differential Tolerance of Three Cultivars of Agrostis capillaris L. to Cadmium, Lead, Nickel and Zink. New Phytol., 101, 309-315.

178. Takishima K., Suga Т., Mamiya G. (1988) The Structure of Jack Bean Urease. The Complete Amino Acid Sequence, Limited Proteolysis and Reactive Cysteine Residues. Eur. J. Biochem., 175,151-165.

179. Taylor R.W., Allinson D.W. (1981) Influence of Lead, Cadmium, and Nickel on the Growth of Medicago sativa (L.). Plant Soil., 60,223-236.

180. Taylor G.J., Crowder A.A. (1983) Uptake and Accumulation of Copper, Nickel, and Iron by Typha latifolia Grown in Solution Culture. Can. J. Bot., 61, 1825-1830.

181. Taylor G.J., Crowder A.A. (1984) Copper and Nickel Tolerance in Typha latifolia Clones from Contaminated and Uncontaminated Environments. Can. J. Bot., 62, 13041308.

182. Theiss H.-B. (1990) Localisation of Lead in Seedlings of Lepidium sativum. Sci. Tech. Inform., IX, 246-252.

183. Tung G, Temple P.J. (1996) Uptake and Localization of Lead in Corn (Zea mays L.) Seedlings, a Study by Histochemical and Electron Microscopy. Sci. Total. Environ., 188,71-85.

184. Van Assche F., Glijsters H. (1990) Effects of Metals on Enzyme Activity in Plants. Plant, Cell Environ., 13, 195-206.

185. Veeranjaneyulu K., Das V.S.R. (1982) Intrachloroplast Localization of 65Zn and 63Ni in a Zn-tolerant Plant, Ocimum basilicum Benth. J. Exp. Bot., 33, 1161-1165.

186. Walker C.D., Graham R.D., Madison J.T., Сагу E.E., Welch R.M. (1985) Effects of Ni Deficiency on Some Nitrogen Metabolites in Cowpeas (Vigna unguiculata L. Walp.). Plant Physiol., 79,474-479.

187. Wang W. (1987) Root Elongation Method for Toxicity Testing of Organic and Inorganic Pollutants. Environ.Toxicol.Chem., 6,409-414.

188. Welch R.M. (1981) The Biological Significance of Nickel. J. Plant Nutr., 3, 345-356.

189. White P.J. (1998) Calcium Channels in the Plasma Membrane of Root Cells. Ann. Bot., 81,173-183.

190. Wierzbicka M. (1994) Resumption of Mitotic Activity in Allium сера Root Tips during Treatment with Lead Salts. Environ.Exp. Bot., 34,173-180.

191. Wierzbicka M. (1998) Lead in the Apoplast of Allium сера L. Root Tips -Ultrastructural Studies. Plant Sci., 133,105-119.

192. Willkins D.A. (1978) The Measurment of Tolerance to Edaphic Factors by Means of Root Growth. New Phytol., 80, 623-633.

193. Winkler R.G., Polacco J.C., Eskew D.L., Welch R.M. (1983) Nickel Is Not Required for Apourease Synthesis in Soybean Seeds. Plant Physiol., 72, 262-263.

194. Wong M.N., Bradshaw A.D. (1982) A Comparison of Toxicity of Heavy Metals, Using Root Elongation of Rye Grass, Lolium регеппе. New Phytol., 91, 255-261.

195. Yang X.E., Baligar V.C., Foster J.C., Martens D.C. (1997) Accumulation and Transport of Nickel in Relation to Organic Acids in Ryegrass and Maize Grown with Different Nickel Levels. Plant Soil, 196,271-276.

196. Yang X., Feng Y., He Z., Stoffella P.J. (2005) Molecular Mechanisms of Heavy Metal Hyperaccumulation and Phytoremediation. J. Tr. Elem. Med. Biol, 18, 339-353.

197. Zeier J., Ruel K., Ryser U., Schreiber L. (1999) Chemical Analysis and Immunolocalisation of Lignin and Suberin in Endodermal and Hypodermal / Rhizodermal Cell Walls of Developing Maize (Zea Mays L.) Primary Roots. Planta, 209, 1-12.

198. Zeller S., Feller U. (1998) Redistribution of Cobalt and Nickel in Detached Wheat Shoots: Effects of Steam-girdling and of Cobalt and Nickel Supply. Biol Plant., 41,427434.

199. Zeller S., Feller U. (1999) Long-Distance Transport of Cobalt and Nickel in Maturing Wheat. Eur. J. Agron., 10, 91 -98.

200. Zeller S., Feller U. (2000) Long-Distance Transport of Alkali Metals in Maturing Wheat. Biol Plant., 43, 523-528.

201. Zonia L.E., Stebbins N.E., Polacco J.C. (1995) Essential Role of Urease in Germination of Nitrogen-Limited Arabidopsis thaliana Seeds. Plant Physiol., 107, 10971103.

202. Список публикаций по теме диссертации;

203. Серегин И.В., Кожевникова А.Д., Казюмина Е.М., Иванов В.Б. (2002) Функционально-анатомическое изучение токсического действия никеля на корень. Тезисы в сб.: Труды II Международной конференции по анатомии и морфологии растений, Санкт-Петербург, с. 311.

204. Серегин И.В., Кожевникова А.Д., Казюмина Е.М., Иванов В.Б. (2003) Токсическое действие и распределение никеля в корнях кукурузы. Физиология растений, 50, 793-800.

205. Серегин И.В., Кожевникова А.Д. (2003) Гистохимические методы определения локализации и токсичности тяжелых металлов и стронция. Тезисы в сб.: Труды V съезда общества физиологов растений России, Пенза, с. 334.

206. Кожевникова А.Д., Серегин И.В. (2003) Токсическое действие и распределение никеля в корнях кукурузы. Тезисы в сб.: Труды V съезда общества физиологов растений России, Пенза, с. 288.

207. Кожевникова А.Д. (2003) Влияние кальция на токсичность и распределение никеля и стронция по тканям корня проростков кукурузы. Тезисы в сб.: Труды V съезда общества физиологов растений России, Пенза, с. 287.

208. Серегин И.В., Кожевникова А.Д. (2003) Распределение и токсическое действие стронция на рост проростков кукурузы. Тезисы в сб.: Труды V съезда общества физиологов растений России, Пенза, с. 335.

209. Серегин И.В., Кожевникова А.Д. (2004) Транспорт, распределение и токсическое действие стронция па рост проростков кукурузы. Физиология растений, 51,241-248.

210. Серегин И.В., Кожевникова А.Д. (2004) Токсическое действие и распределение тяжелых металлов и стронция в проростках кукурузы. Тезисы в сб.: Труды VIII молодежной конференции ботаников в Санкт-Петербурге, Санкт-Петербург, с. 135-136.

211. Кожевникова А.Д. (2004) Распределение никеля, кадмия, свинца и стронция в прорастающих зерновках кукурузы. Тезисы в сб.: Труды VIII молодежной конференции ботаников в Санкт-Петербурге. Санкт-Петербург, с. 127-128.

212. Ю.Серегин И.В., Кожевникова А.Д. (2005) Распределение тяжелых металлов и стронция по тканям проростков кукурузы в связи с проблемой специфичности и избирательности их токсического действия. В сб. статей участников III

213. Молодежного научного семинара: Биоразнообразие природных и антропогенных экосистем, Екатеринбург, УрО РАН, с. 92-97.

214. П.Серегин И.В., Кожевникова А.Д. (2005) Распределение кадмия, свинца, никеля и стронция в набухающих зерновках кукурузы. Физиология растений, 52, 635-640.

215. Кожевникова А.Д., Серегин И.В. (2005) Изучение распределения тяжелых металлов и стронция в растениях с помощью гистохимических методов. Тезисы в сб.: Труды IVМеждународной научной конференции, Минск, с. 102.

216. Серегин И.В., Кожевникова А.Д. (2006) Физиологическая роль никеля и его токсическое действие на высшие растения. Физиология растений, 53, 285-308.

217. Кожевникова А.Д., Серегин И.В., Быстрова Е.И., Месенко М.М., Иванов В.Б. (2006) Покоящийся центр корня ниша или стволовые клетки? Тезисы в сб.: Физиология растений - фундаментальная основа современной фитобиотехнологии, Ростов-на-Дону, с. 107.

218. Кожевникова А.Д., Серегин И.В., Быстрова Е.И., Иванов В.Б. (2007) Влияние тяжелых металлов и стронция на деление клеток корневого чехлика и структурную организацию меристемы. Физиология растений, 54 (в печати).