Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


ПОИСК И ОТБОР ГЕНОТИПОВ РАСТЕНИЙ РОДА Alissum НА УСТОЙЧИВОСТЬ К НИКЕЛЮ. МЕДИ И ЦИНКУ

Работа №100520

Тип работы

Дипломные работы, ВКР

Предмет

биология

Объем работы60
Год сдачи2020
Стоимость4235 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
89
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ 7
ВВЕДЕНИЕ 8
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 9
1. Обзор литературы 9
1.1 Растения ультраосновных почв 9
1.2 Влияние избытка ионов Ni, Cu и Zn на рост и развитие растений 10
1.3 Загрязнение почв тяжелыми металлами на Урале 15
1.4 Клеточная селекция 18
1.5 Фиторемедиация 19
2. Материалы и методы 25
2.1 Объект исследования 25
2.2 Стерилизация растительного материала 26
2.3 Пересадка и размножение 26
2.4 Посадка растений на среду, содержащую тяжелые металлы 26
2.5 Фотометрическое определение подвижного Ni2+в среде культивировании и
растительном материале с реактивом Чугаева 26
3. Результаты и обсуждение 28
3.1 Влияние тяжелых металлов на морфологию растений 28
3.2 Содержание Ni2+в побегах растений 37
3.3 Сравнение аккумулятивных способностей A. tortuosum, A. obovatumи А. litvinovii ....40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 46
ПРИЛОЖЕНИЯ 53

С каждым годом возрастает количество потребляемых природных ресурсов, вместе с тем растет объем выбросов тяжелых металлов на промышленных предприятиях. Токсичные элементы загрязняют близлежащую промышленную территорию, больше всего деградации подвергается почва, следом за ней грунтовые воды и приземный воздух. Данные по мониторингу почв городов, которые расположены вблизи промышленных районов, показывают активное загрязнение верхнего слоя грунта тяжелыми металлами [1]. Перспективным путем решения этой проблемы могут быть технологии фиторемедиации. Этот метод простой и дешевый благодаря тому, что для его реализации используют обычные агротехнические приемы, но для того чтобы окончательно очистить почву требуется несколько лет [2].
Главную роль в успехе проведения мероприятий по очистке почвы от поллютантов в фиторемедиации играет правильный выбор растений, культурных или диких видов, для культивирования их на данной территории, с её почвенно-климатическими особенностями и типом загрязнения. Известно около 400 видов растений - гипераккумуляторов разных тяжелых металлов из 22 семейств. Большую часть, около 300 видов, представляют семейства Brassicaceae, Euphorbiaceae, Flacourtiaceae, Violaceaeаккумулирующие в себе Ni2+, и не менее 30 видов - Cu2+и Zn2+. К растениям - гипераккумуляторам относят те виды, которые могут накапливать в своей биомассе более 1000 мг/кг (Ni2+и Cu2+), 10000 мг/кг (Zn2+) сухой массы [3, 4]. Известны случаи гипераккумуляции никеля дикорастущими растениями, которые растут на почвах, содержащий серпентинит. Эти почвы содержат высокие дозы таких элементов как: кобальт, хром, железо, магний и никель, и низкие - кальция, молибдена, азота, фосфора и калия.
Цель работы - отобрать генотипы растений рода Alissumустойчивые к повышенным концентрациям ионов никеля, меди и цинка в среде.
Для её достижения были поставлены задачи:
1. Изучить литературу о методах клеточной селекции, механизмах устойчивости растений к стрессовым факторам, а так же о загрязнениях почвы тяжелыми металлами;
2. Ввести в культуру in vitroрастения из рода Alissum. Отобрать устойчивые к ионам никеля, меди и цинка генотипы;
3. Изучить способность к накоплению никеля у отобранных генотипов.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

В ходе выполненной работы были получены следующие результаты:
1. Была подобрана схема эксперимента для поиска и отбора генотипов A. tortuosum, A. obovatum и А. litvinovii устойчивых к ионам Ni, Cu, Zn ( концентрация ТМ 50-100-200 µМ, в 3-х повторностях);
2. Найдены генотипы устойчивые к Ni2+: A. obovatum 5, 7, 9; A. tortuosum 5, 7, 8, 9; А. litvinovii 1, 7;
3. Найдены генотипы устойчивые к Cu2+: A. obovatum 9; A. tortuosum 1, 5, 8, 9;
4. Найдены генотипы устойчивые к Zn 2+: A. obovatum 2, 5, 7, 9; A. tortuosum 5, 6, 8, 9; А. litvinovii 1, 7;
5. Отобраны генотипы, сочетающие в себе способность быстрого роста, накопление
биомассы и аккумуляцию Ni2+: A. obovatum 1, 5, 9; A. tortuosum 5, 7, 8 и 9;
6. Для фиторемедиации земель с полиметаллическим загрязнением подойдут
генотипы A. obovatum и A. tortuosum, так как они проявили высокую устойчивость
к ТМ, способны к быстрому росту и аккумуляции Ni2+. А именно: A. obovatum № 2,
5, 7, 9; A. tortuosum № 5, 8, 9;
7. Высокую устойчивость к стрессовым условиям проявили генотипы A. tortuosum №
1, 5, 8. При высоких дозах (100-200 µМ) ионов Ni, Cu и Zn, вид сохранял
тенденцию к быстрому росту и высокому проценту ризогенеза.


1 Башкин В.Н., Завалин А.А., Жеребцова Г.П., Прохоров И.С., Карпова Д.В. и др. Программа первоочередных мероприятий по оздоровлению городских почв. - М.: Геос, 2004. - 198 с.
2 Андреева И.В., Байбеков Р.Ф., Злобина М.В. Фиторемедиация почв загрязненных тяжелыми металлами // Природообустройство. - 2009. - № 5. - С. 12-20.
3 Brooks R.R. Serpentine and its vegetation. A multidisciplinary approach. Discorides Press, USA, 1987. - P. 332.
4 Kazakou E., Dimitrakopulos P.G., Baker A.J.M., Reeves R.D., Troumbis F.Y. Hypoyhesis, mechanisms and trade-offs of tolerance and adaptation to serpentine soils: from species to ecosystem level // Biol. Rev. 2008. - V. 83. - Р. 495-508.
5 Roberts B. A., Proctor J. The ecology of areas with serpentinized rocks: a world view. Kluwer Academic Publishers,1992. - P. 440.
6 Brady K.U., Kruckeberg A.R., Bradshaw H. D. Evolutionary ecology of plant adaptation to serpentine soils // Annual Review of Ecology, Evolution and Systematics. - 2005. - V. 36. - P. 243-266.
7 Brooks R.R. Plants, that hyperaccumulate heavy metals. Wallingford, CAB International, 1998. - P. 380.
8 Kruckeberg A. R. California serpentines: flora, vegetations, geology, soils and management problems // University of California Publications in Botany. 1984. - V. 78. - P. 170-180.
9 Тептина Ф.Ю., Пауков А.Г., Морозова М.В. Аккумуляция Ni представителями семейства Brassicaceaeна почвах ультраосновных пород Южного Урала. // Ученые записки Петразоводского государственного университета. - 2016. - № 4. - С. 110-117.
10 Baker A. J. M. Accumulators and excluders: strategies in the response of plants to trace metals // J. Plant Nutr. - 1981. - V. 3. - P. 643-654.
11 Reeves R. D. Hyperaccumulation of trace elements by plants // Phytoremediation of metal-contaminated soils / NATO Science Series: IV: Environmental Sciences 68. Berlin: Springer, 2005. - P. 25-52.
12 Гречушкина Н.А. Петрофитная растительность и её классификация // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. - 2011. - Т. 20, № 1. - С. 14-31.
13 Голубев В.Н. Подвижный петрофитон в высокогорьях Крыма // Бюл. Никит. бот. сада. - 1992. - № 74. - С. 5-9.
14 Тептина Ф.Ю., Пауков А.Г. Петрофитно-степная флора и растительность гипербазитов Южного Урала. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2012. - Т.14, № 7. - С. 1860-1863.
15 Серегин И.В., Кожевникова А.Д. Физиологическая роль никеля и его токсическое действие на высшие растения // Физиология растений. - 2006. - Т. 53, № 2. - С. 285-308.
16 Emamverdian A, Ding Y, Mokhberdoran F, Xie Y. Heavy Metal Stress and Some Mechanisms of Plant Defense Response // The Scientific World Journal. - 2015. - V. 4. - P. 2¬18.
17 Титов А.Ф., Таланова В.В., Казнина Н.М., Лайдинен Г.Ф. Устойчивость растений к тяжелым металлам // Карельский научный центр РАН. - Петрозаводск, 2007. - С. 172.
18 Бакланов И. А. Накопление, распределение и действие никеля на растения- гипераккумуляторы и исключатели из рода Alyssum:автореф. дис. канд. биол. наук / ИФР РАН. - Москва, 2011. - 25 с.
19 Крылова Е.Г. Влияние анионов солей тяжелых металлов на их токсичность для высших водных растений // Трансформация экосистем. - 2020. - Т. 3, № 1. - С. 63-70.
20 Hausinger R.P., Zamble D.B. Microbial physiology of nickel and cobalt // Microbiology Monograph. 2007. - V. 6. - P. 87-320.
21 Nies D.H. Bacterial transition metal homeostasis // Microbiology Monograph. 2007. - V. 6. - Р. 117-142.
22 Серегин И.В. Распределение тяжелых металлов в растениях и их действие на рост : автореф. док. био. наук / ИФР РАН. - Москва, 2009. - 20 с.
23 Литвиненко Л.В., Тищенко А.В. Изучение фитотоксичности никеля в присутствии AAodbcoccus-Биосурфактантов // Вестник удмуртского университета. - 2019. - Т. 29, № 1. - С. 71-79.
24 Зотикова А.П., Астафурова Т.П., Буренина А.А., Сучкова С.А., Моргалев Ю.Н. Морфофизиологические особенности проростков пшеницы (Triticum aestivum L.) при воздействии наночастиц никеля. // Сельскохозяйственная биология. - 2018. - Т. 53, №
3. - С.578-586.
25 Milne L., Nicotera P., Orrenius S., Burkitt M.J. Effects of glutathione and chelating agents on copper-mediated DNA oxidation: pro-oxidant and antioxidant properties of glutathione. Arch. Biochem. Biophys, 1993. - V. 6 - Р. 102-109.
26 Злобин И.Е. Ранние стрессорные ответы растений рапса на повышенные уровни меди и цинка в среде: дис. канд. биол. наук. - Москва, 2015. - 123 с.
27 Letelier M.E., Lepe A.M., Faundez M., Salazar J., Marin R., Aracena P., Speisky H. Possible mechanisms underlying copper-induced damage in biological membranes leading to cellular toxicity. 2005. - P. 71-82.
28 Hall J.L. Cellular Mechanisms for Heavy Metal Detoxification and Tolerance // J. Exp. Bot. 2002. - V. 53. - P. 1-11.
29 Mac Farlaine G.R., Burchett M.D. Toxitcity, Growth and Accumulation Relationships of Copper, Lead, Zink in the Grey Mangrove Avicenia marina (Forsk.) Vierh. // Marine Environ. Res. 2002. - V. 54. - P. 65-84.
30 De Vos C.H.R., Schat H., Vooijs R., Ernst W.H.O. Copper-induced damage to the permeability barrier in roots of Silene cucubalus. J. Plant Physiol. 1989. - V. 135. - P. 164-169.
31 Куликова А.Л. Влияние избыточного содержания меди в среде на жизнеспособность и морфологию корней сои // Физиология растений. - 2011. - Т. 58, № 5. - С. 719-727.
32 Fernandes J.C., Henriques F.S. Biochemical, Physio-logical, and Structural Effects of Excess Copper inPlants // Bot. Rev. 1991. - V. 57. - P. 246-273.
33 Казнина Н.М., Батова Ю.В. Титов А.Ф. Влияние избытка цинка на апекс побега и темпы органогенеза у растений ячменя // Труды Карельского научного цента РАН. - 2018. - № 12. - С. 133-139.
34 Радионов Н.В., Волков К.С., Холодова В.П. Сравнительный анализ устойчивости растений рапса к повышенным концентрациям меди и цинка // Вестник РУДН. - 2007. - №4. - С. 21-29.
35 Иноземцев В.Л. Кризис Киотских соглашений и проблема глобального потепления климата // Природа. - 2002. - №1. - С. 20-29.
36 Джувеликян Х. А., Черепухина И. В. Современные проблемы природного и техногенного загрязнения окружающей среды // Живые и биокосные системы. - 2017. - № 22. - С. 8-35.
37 Маджугина Ю.Г., Кузнецов В.В., Шевякова Н.И. Растения полигонов захоронения отходов мегаполисов как перспективные виды для фиторемедиации // Физиология растений. - 2008. - Т. 55, № 3. - С. 453-463.
38 Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. - Л.:
Агропромиздат, 1987. - 142 с.
39 Баргальи Р. Биогеохимия наземных растений. Экофизиологический подход к биомониторингу и биовостановлению. - М.: Геос, 2005. - 205с.
40 Шепель К.В. Геоэкологическая оценка загрязнения почв в районе расположения предприятий горно-металлургического комплекса Урала // Проблемы недропользования. - 2019. - №2. - С. 171-177.
41 Гревцев Н.В. Геохимические особенности почв в районах функционирования горно-металургического комплекса // Известия вузов. Горный журнал. - 2015. - №8. - С. 29-34.
42 Колчина М.Е. Эколого-экономические вопросы управления территориями промышленных городов Свердловской области // XII Международная конференция «Российские регионы в фокусе перемен». - Екатеринбург, 2018. - С. 408-419.
43 Dudka S., Adriano D.C. Environmental impacts of metal ore mining and processing: a review // J. Environ. Quality. - 1997. - V. 26. №3. - P. 590 - 602.
44 Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российского Федерации в 2017 году» // Министерство природных ресурсов и экологии Российского Федерации. - 2017. - С. 195-197.
45 Воробейчик У.Л. Многолетняя динамика содержания тяжелых металлов в верхних горизонтах почвы в районе воздействия медеплавильного завода в период сокращения объемов его выбросов // Почвоведение. - 2017. - № 8. - С. 1009-1024.
46 Елизарьева Е.Н.1, Янбаев Ю.А.1, Редькина Н.Н. и др. Оценка загрязнения почв в зоне влияния предприятий металлургической отрасли // Вестник ОГУ. - 2017. - № 9. - С. 8-13.
47 Васильев А. А., Лобанова Е. С. Эколого-геохимическая оценка почвенного покрова г.Перми: тяжелые металлы и мышьяк // Пермский аграрный вестник. - 2015. - № 9. - С. 34-49.
48 Белан Л.Н., Амирова З.К., Валиуллина А.У., Шамсутдинова Л.Р., Хакимова А.А. Тяжелые металлы в почве индустриального, рекреационного и селитебного назначения в городе Уфе // Известия Самарского научного центра РАН. - 2015. - Т. 1, № 1. - С. 169-173.
49 Бутенко Р.Г. Биология клеток высших растений in vitroи биотехнологии на их основе: Учеб. пособие. - М.: ФБК-ПРЕСС, 1999. - 160 с.
50 Тимофеева О.А., Румянцева Н.И. Культура клеток и тканей растений: Учеб. Пособие. - Казань: КФУ-ПРЕСС , 2012. - 91 с.
51 Долгих Ю.И. Принципы скрининга клеток in vitroс целью получения устойчивых к абиотическим стрессам форм растений // II Российский симпозиум. — Пущино, 1993. - С. 160-170.
52 Никитина Е.Д., Хлебова Л.П., Ерещенко О.В. Разработка отдельных элементов технологии клеточной селекции яровой пшеницы на устойчивость к абиотическим стрессам // Биологические науки. - 2014. - Т. 83,№ 3. - С. 50-54.
53 Гладков Е.А., Долгих Ю.И., Гладкова О.В. Использование клеточной селекции для получения толерантных к тяжелым металлам газонных трав // Известия Самарского научного центра РАН. - 2013. - Т. 15, № 3. - С. 1258-1261.
54 Шуплецова О.Н., Широких И.Г.Повышение устойчивости ячменя к токсичности металлов и осмотическому стрессу путем клеточной селекции //Зерновоехозяйство России. - 2015. -№ 1. - С. 57-62.
55 Scott J.Angle, Alan J. M. Baker, Steven N. Whiting & Rufus L. Chaney. Soil moisture effects on uptake of metals by Thlaspi, Alyssum, and Berkheya// Plant and Soil. - 2003. - V. 35, № 1. - P. 325-332.
56 Улахович Н.А., Кутырева М.П., Бабкина С.С. Учебно-методическое пособие для лекционного курса «Биогеохимия» // Казань: Казанский государственный университет, 2008. - 47 с.
57 Гладков У.А., Гладкова О.В. Экобиогеотехнологические подходы для повышения коэффициента биологического поглощения растений в фиторемедиации // Известия ТулГУ. Науки и Земле. - 2019. - №4. - С. 32-40.
58 Salt, D. E. Phytoremediation / D. E. Salt, R. D. Smith, I. Raskin // Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. - 1998. - V. 49. - P. 643-668.
59 Brown K. S. The green clean - The emerging field of phytoremediation takes root // Bioscience. - 1995. - V. 45. - P. 579-582.
60 Ghosh M. A review on phytoremediation of heavy metals and utilization of its byproducts // Applied Ecology and Environmental Research. - 2005. - V. 3, № 1. - P. 1-18.
61 Фатина П.Н., Лапаева И.В., Давыдова Е.А. Фторемедиация - эффективный и экономичный метод очистки почвы, загрязненной нефтью и нефтепродуктами // защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. - 2008. - № 5. - С. 75-78.
62 Baker A. J. M. Terrestrial higher plants which hyperaccumulate metallic elements. A review of their distribution, ecology and phytochemistry // Biorecovery. - 1989. - V. 1. - P. 81-126.
63 Автухович И.Е. Индуцированная фиторемедиация как экстенсивный метод восстановления загрязненных почв и грунтов // Агрохимический вестник. - 2010. - № 2. - С. 39-40.
64 Shen G.S. Lead phytoextraction from contaminated soil with high biomass // Envi-ron. Qual. - 2002. - V. 31, № 6. - P. 1893-1990.
65 Kos B. Soil washing of lead using biodegradable chelate and permeable barriers // Environ. Sci. Technol. - 2003. - V. 37. - P. 624-629.
66 Галиулин Р.В. Влияние эффектов фитоэкстракции на ферментативную активность почвы, загрязненной тяжелыми металлами // Агрохимия. - 1998. - № 7. - С. 77-86.
67 Ульрих Д.В., Тимофеева С.С. Фиторемедиация загрязненных почв и техногенных грунтов хвостохранилщ на территории меднорудных предприятий Южного Урала // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2016. - № 3. - С. 341-349.
68 Голубев С.Н. и др. Стратегия взаимодействия микрооганизмов и окружающей среды. - С.: Научная книга, 2005.-123 с.
69 Glick B. Biotechnol // Adv. - 2003. - № 21. - P. 383-393.
70 Asada M., Parkpian P., Horiuchi S. Remediation technology for boron and fluoride contaminated sediments using green plants //J. of ASTM International. - 2006. - V. 3, № 6. - P. 1-7.
71 Полонский В.И., Полонская Д.Е. Фторидные загрязнения почвы и фиторемедиация // Сельскохозяйственная биология. - 2013. - №1. - С. 3-14.
72 German D.A. Taxonomical confusions in the cruciferae of north and central Asia. I. Alyssum fischerianum and Alyssum canescens// Turczaninowia. - 2011. - V. 14, № 4. - P. 18-28.
73 Князев М.С. Заметки о некоторых видах крестоцветных (Brassicaceae)на Урале и сопредельных территориях // Новости систематики высших растений. - 2010. - Т. 42, № 7. - С. 136-146.
74 Тептина А.Ю., Лебедева М.В., Ямалов С.М. О некоторых сообществах петрофитных степей Среднего Урала // Растительность России СПб. - 2018. - № 33. - С. 92-106.
75 Ермошин, А. А., Цибизова, М. Н., Киселёва, И. С. Влияние ионов меди и алюминия на развитие проростков Trifolium repens L. // Вестник Томского государственного университета. Биология. - 2013. - №3. - С. 120-126.
76 Мокшин Е. В., Лукаткин А. С. Практикум по культуре растительных клеток и тканей. - Саранск: Мордовский университет, 2009. - 44 с.
77 Whiting S.N., Heumann P.M., Baker A.J.M. Nickel and zinc huperaccumulation by Alyssum muraleand Thlaspi caerulescens (Brassicaceae) do not enhance survival and whole¬plant growth under drought stress // Plant, cell & environment. - 2003. - V. 26, № 3. - P. 315¬360.
Злобин И.Е. Ранние стрессорные ответы растений рапса на повышенные
уровни меди и цинка в среде: дис. канд. био. наук. - Москва, 2015. - 123 с.
79 Бакланов И. А., Серёгин И. В., Иванов В. Б. Гистохимический анализ распределения никеля в гипераккумуляторе и исключателе из рода Alyssum L// Доклады академии наук. - 2009. - Т. 429, № 5. - С. 698-700.
80 Башмакова Е.Б. Физиологические механизмы адаптации растений мимулюса крапчатого (Mimulus guttatus DC.)к совместному действию цинка и никеля: автореф. ... канд. био. наук / ИФР РАН. - Москва, 2017. - 150 с.
81 ГОСТ 12.1.007-76. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности. - Введ. 1977-01-01. - М.: Стандартинформ, 2007. - 20 с.

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.




©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.