ИССЛЕДОВАНИЕ ПОТЕНЦИАЛА УСТОЙЧИВОСТИ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ К ТЯЖЕЛЫМ МЕТАЛЛАМ
|
ВВЕДЕНИЕ 4
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 6
1 Литературный обзор 6
1.1 Тяжелые металлы в окружающей среде 6
1.2 Поступление тяжелых металлов в растения 10
1.3 Транспорт тяжелых металлов по растению 13
1.4 Накопление тяжелых металлов растениями и их распределение по
органам, тканям и внутри клетки 15
1.5 Влияние тяжелых металлов на некоторые физиологические
процессы у растений 18
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 23
2.1 Объекты исследования 23
2.2 Выращивание растений в условиях естественного загрязнения среды 23
2.3 Определение содержания тяжелых металлов в почве прикорневой
зоны и в зерне различных генотипов яровой пшеницы, выращенных в условиях естественного загрязнения почвы изучаемыми тяжелыми металлами 23
2.4 Определение вегетативных показателей и урожайности в условиях
естественного загрязнения среды 24
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 26
3.1 Исследования накопления меди и свинца в зерне различных
генотипов яровой пшеницы в условиях естественного загрязнения почвы изучаемыми тяжелыми металлами 26
3.2 Исследование вегетативных показателей и выживаемости
различных генотипов яровой пшеницы в условиях естественного загрязнения почвы ионами меди и свинца 31
3.3 Исследование урожайности и структуры урожая различных
генотипов яровой пшеницы в условиях естественного загрязнения почвы ионами меди и свинца 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 6
1 Литературный обзор 6
1.1 Тяжелые металлы в окружающей среде 6
1.2 Поступление тяжелых металлов в растения 10
1.3 Транспорт тяжелых металлов по растению 13
1.4 Накопление тяжелых металлов растениями и их распределение по
органам, тканям и внутри клетки 15
1.5 Влияние тяжелых металлов на некоторые физиологические
процессы у растений 18
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 23
2.1 Объекты исследования 23
2.2 Выращивание растений в условиях естественного загрязнения среды 23
2.3 Определение содержания тяжелых металлов в почве прикорневой
зоны и в зерне различных генотипов яровой пшеницы, выращенных в условиях естественного загрязнения почвы изучаемыми тяжелыми металлами 23
2.4 Определение вегетативных показателей и урожайности в условиях
естественного загрязнения среды 24
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 26
3.1 Исследования накопления меди и свинца в зерне различных
генотипов яровой пшеницы в условиях естественного загрязнения почвы изучаемыми тяжелыми металлами 26
3.2 Исследование вегетативных показателей и выживаемости
различных генотипов яровой пшеницы в условиях естественного загрязнения почвы ионами меди и свинца 31
3.3 Исследование урожайности и структуры урожая различных
генотипов яровой пшеницы в условиях естественного загрязнения почвы ионами меди и свинца 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Выявление металлоустойчивых сортов растений сегодня является не просто прихотью человечества, оно обусловлено острой необходимостью получения высокопродуктивных растений, пригодных для получения качественной пищевой продукции. На сегодняшний день, почвенный покров планеты загрязнен тяжелыми металлами в результате хозяйственной деятельности человека. Ввиду дороговизны и несовершенства способов очистки почвы от тяжелых металлов, выявление сортов культурных растений, устойчивых к загрязнению почв становится очень актуальным и экономически целесообразным.
Республика Казахстан имеет богатый ресурсно-сырьевой потенциал, который стал основой для развития мощной индустрии. Однако именно промышленные центры являются районами наибольшего загрязнения различных сред тяжелыми металлами. Многие регионы Казахстана загрязнены тяжелыми металлами, в связи с чем проблема внедрения экологически чистых технологических комплексов на загрязненных территориях весьма актуальна. Одним из способов регулирования качества окружающей среды может явиться создание и использование сортов растений, характеризующихся минимальным накоплением загрязнителей. Растения, выращиваемые на загрязненных почвах, проявляют значительные межвидовые и межсортовые различия в ответных реакциях на загрязнение. Изучение особенностей устойчивости пшеницы к тяжелым металлам и выявление гермоплазмы, характеризующейся устойчивостью к их действию, представляется важным шагом на пути создания и использования в производстве техногенно устойчивых сортов. Для этого необходимо изучение генофонда культурных растений и выделение доноров накапливающих минимальное количество загрязнителей и форм, перспективных для возделывания на загрязненных тяжелыми металлами территориях.
Изучение генотипической специфичности пшеницы по устойчивости к действию тяжелых металлов было начато с исследования воздействия свинца и меди, наиболее приоритетных загрязнителей Восточно-Казахстанского региона. Проведенная работа позволила выявить устойчивые генотипы в условиях полевого опыта. Известно, что отрицательное воздействие ионов тяжелых металлов на растения в первую очередь проявляется в подавлении развития и роста (ослабление развития проростков и корневой системы), в связи с этим были исследованы показатели ростовых процессов генотипов пшеницы. Это позволило выявить специфические особенности токсичности изучаемых металлов в зависимости от генотипических различий растений пшеницы.
Объектами исследования стали генотипы яровой пшеницы из коллекции Восточно-Казахстанского научно-исследовательского института сельского хозяйства: ГВК 2071/8, ГВК 2030/7, ГВК 2033/5, ГВК 2082/1, а также сорт яровой пшеницы Алиша.
Были проведены исследования физиологических параметров, таких как выживаемость, урожайность, продуктивная кустистость, масса зерна главного колоса и колосьев боковых стеблей, в результате чего были выявлены устойчивые и неустойчивые генотипы яровой пшеницы по параметрам содержания исследуемых металлов.
Цель исследования:
Выявление продуктивных сортов яровой пшеницы, наиболее устойчивых к негативному влиянию свинца и меди.
Задачи исследования:
1. Определение загрязнения свинцом и медью почвы прикорневой зоны исследуемых растений в условиях Восточно - Казахстанского региона;
2. Определение содержания свинца и меди в зерне растений различных генотипов яровой пшеницы для выявления металлоустойчивых форм;
3. Изучение биологических особенностей различных генотипов яровой пшеницы (выживаемость, урожайность, продуктивная кустистость, масса зерна главного колоса и колосьев боковых стеблей) для выявления перспективных для внедрения в сельскохозяйственное производство форм.
Практическая значимость работы:
Идентификация генотипов пшеницы, безопасных для употребления человеком является приоритетным направлением в сфере продовольственной безопасности и здоровья населения. Несовершенство и дороговизна методов очистки почв от тяжелых металлов делает поиск сортов растений, не накапливающих ионы тяжелых металлов в употребляемой в пищу человеком части не только интересным с научной точки зрения, но и необходимым в современном мире.
Республика Казахстан имеет богатый ресурсно-сырьевой потенциал, который стал основой для развития мощной индустрии. Однако именно промышленные центры являются районами наибольшего загрязнения различных сред тяжелыми металлами. Многие регионы Казахстана загрязнены тяжелыми металлами, в связи с чем проблема внедрения экологически чистых технологических комплексов на загрязненных территориях весьма актуальна. Одним из способов регулирования качества окружающей среды может явиться создание и использование сортов растений, характеризующихся минимальным накоплением загрязнителей. Растения, выращиваемые на загрязненных почвах, проявляют значительные межвидовые и межсортовые различия в ответных реакциях на загрязнение. Изучение особенностей устойчивости пшеницы к тяжелым металлам и выявление гермоплазмы, характеризующейся устойчивостью к их действию, представляется важным шагом на пути создания и использования в производстве техногенно устойчивых сортов. Для этого необходимо изучение генофонда культурных растений и выделение доноров накапливающих минимальное количество загрязнителей и форм, перспективных для возделывания на загрязненных тяжелыми металлами территориях.
Изучение генотипической специфичности пшеницы по устойчивости к действию тяжелых металлов было начато с исследования воздействия свинца и меди, наиболее приоритетных загрязнителей Восточно-Казахстанского региона. Проведенная работа позволила выявить устойчивые генотипы в условиях полевого опыта. Известно, что отрицательное воздействие ионов тяжелых металлов на растения в первую очередь проявляется в подавлении развития и роста (ослабление развития проростков и корневой системы), в связи с этим были исследованы показатели ростовых процессов генотипов пшеницы. Это позволило выявить специфические особенности токсичности изучаемых металлов в зависимости от генотипических различий растений пшеницы.
Объектами исследования стали генотипы яровой пшеницы из коллекции Восточно-Казахстанского научно-исследовательского института сельского хозяйства: ГВК 2071/8, ГВК 2030/7, ГВК 2033/5, ГВК 2082/1, а также сорт яровой пшеницы Алиша.
Были проведены исследования физиологических параметров, таких как выживаемость, урожайность, продуктивная кустистость, масса зерна главного колоса и колосьев боковых стеблей, в результате чего были выявлены устойчивые и неустойчивые генотипы яровой пшеницы по параметрам содержания исследуемых металлов.
Цель исследования:
Выявление продуктивных сортов яровой пшеницы, наиболее устойчивых к негативному влиянию свинца и меди.
Задачи исследования:
1. Определение загрязнения свинцом и медью почвы прикорневой зоны исследуемых растений в условиях Восточно - Казахстанского региона;
2. Определение содержания свинца и меди в зерне растений различных генотипов яровой пшеницы для выявления металлоустойчивых форм;
3. Изучение биологических особенностей различных генотипов яровой пшеницы (выживаемость, урожайность, продуктивная кустистость, масса зерна главного колоса и колосьев боковых стеблей) для выявления перспективных для внедрения в сельскохозяйственное производство форм.
Практическая значимость работы:
Идентификация генотипов пшеницы, безопасных для употребления человеком является приоритетным направлением в сфере продовольственной безопасности и здоровья населения. Несовершенство и дороговизна методов очистки почв от тяжелых металлов делает поиск сортов растений, не накапливающих ионы тяжелых металлов в употребляемой в пищу человеком части не только интересным с научной точки зрения, но и необходимым в современном мире.
На основании полученных результатов были сделаны следующие выводы:
1. В почве прикорневой зоны исследуемых генотипов яровой пшеницы обнаружено превышение содержания свинца и отсутствие превышения содержания меди.
2. Накопление ионов меди в зерне исследуемых генотипов незначительно, но все исследуемые генотипы яровой пшеницы накапливают ионы свинца в зерне в концентрации превышающей ПДК, что вероятнее всего связано с повышенным содержанием данного металла в почве корнеобитаемого слоя.
3. Наименьшее накопление ионов свинца в семенах выявлено для сорта яровой пшеницы Алиша, а ионов меди - для генотипа ГВК 2033/5, что позволяет рекомендовать названные генотипы для дальнейшего использования в селекции на устойчивость к накоплению данных металлов.
4. У исследуемых в данной работе генотипов яровой пшеницы урожайность зависит от массы главного колоса и выживаемости растений в период весенне-летней вегетации.
5. Для дальнейшей селекции и выращивания на почвах, загрязненных свинцом, рекомендуется сорт яровой пшеницы Алиша, накапливающий наименьшее количество ионов свинца в зерне и обладающий наибольшей массой зерна и наилучшей выживаемостью в период весенне-летней вегетации.
6. В отношении почв загрязненных ионами меди, перспективными генотипами являются ГВК 2033/5, сорт яровой пшеницы Алиша и ГВК 2082/1. Они характеризуется не только малым накоплением меди в зерне, но и высокими показателями урожайности.
1. В почве прикорневой зоны исследуемых генотипов яровой пшеницы обнаружено превышение содержания свинца и отсутствие превышения содержания меди.
2. Накопление ионов меди в зерне исследуемых генотипов незначительно, но все исследуемые генотипы яровой пшеницы накапливают ионы свинца в зерне в концентрации превышающей ПДК, что вероятнее всего связано с повышенным содержанием данного металла в почве корнеобитаемого слоя.
3. Наименьшее накопление ионов свинца в семенах выявлено для сорта яровой пшеницы Алиша, а ионов меди - для генотипа ГВК 2033/5, что позволяет рекомендовать названные генотипы для дальнейшего использования в селекции на устойчивость к накоплению данных металлов.
4. У исследуемых в данной работе генотипов яровой пшеницы урожайность зависит от массы главного колоса и выживаемости растений в период весенне-летней вегетации.
5. Для дальнейшей селекции и выращивания на почвах, загрязненных свинцом, рекомендуется сорт яровой пшеницы Алиша, накапливающий наименьшее количество ионов свинца в зерне и обладающий наибольшей массой зерна и наилучшей выживаемостью в период весенне-летней вегетации.
6. В отношении почв загрязненных ионами меди, перспективными генотипами являются ГВК 2033/5, сорт яровой пшеницы Алиша и ГВК 2082/1. Они характеризуется не только малым накоплением меди в зерне, но и высокими показателями урожайности.



