Фенольная система защиты растений в условиях загрязнения среды г. Тюмени тяжелыми металлами

А.С. Петухов, Н.А. Хритохин, Г.А. Петухова, Т.А. Кремлева

Тюменский государственный университет, г. Тюмень, 625003, Россия

 

Полный текст PDF

DOI: 10.26907/2542-064X.2019.1.93-107

Для цитирования: Петухов А.С., Хритохин Н.А., Петухова Г.А., Кремлева Т.А. Фенольная система защиты растений в условиях загрязнения среды г. Тюмени тяжелыми металлами // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2019. – Т. 161, кн. 1. – С. 93–107. – doi: 10.26907/2542-064X.2019.1.93-107.

For citation: Petukhov A.S., Khritokhin N.A., Petukhova G.A., Kremleva T.A. Phenolic plant defense system under conditions of environment pollution by heavy metals in Tyumen. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2019, vol. 161, no. 1, pp. 93–107. doi: 10.26907/2542-064X.2019.1.93-107. (In Russian)

Аннотация

Исследовано содержание тяжелых металлов, фенолов и флавоноидов в травянистых растениях г. Тюмени из различных техногенных зон. Отобраны мятлик луговой (Poa pratensis), клевер красный (Trifolium rubens), ромашка (Matricaria chamomilla), мать-и-мачеха (Tussilago farfara) и мышиный горошек (Vicia cracca) в районах металлургического, моторостроительного, нефтеперерабатывающего, аккумуляторного заводов, автотрассы, а также в условно чистом районе. Обнаружена видоспецифичность по накоплению тяжелых металлов растениями: Fe и Mn наиболее активно аккумулирует мать-и-мачеха, а Cu – мышиный горошек. Аккумуляция Fe в районе металлургического завода выражена наиболее интенсивно по сравнению со всеми изученными районами и металлами. Содержание Pb и Cd в большинстве проб растений было ниже 1.5 и 0.4 мг/кг соответственно. Ответная реакция антиоксидантной системы защиты растений (фенолы и флавоноиды) также была видоспецифичной, наблюдалось как повышение, так и снижение антиоксидантного статуса, что обусловлено различной устойчивостью растений на действие поллютантов. В ряде случаев обнаружены корреляции между содержанием тяжелых металлов и уровнем фенолов и флавоноидов, что указывает на причину биохимического стресса растений.

Ключевые слова: тяжелые металлы, фенолы, флавоноиды, антиоксиданты, растения, городская среда

Литература

  1. Каббата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. – М.: Мир, 1989. – 440 с.

  2. Титов А.Ф., Казнина Н.М., Таланова В.В. Тяжелые металлы и растения. – Петрозаводск: Карельский науч. центр РАН, 2014. – 194 с.

  3. Hassanein R.A., Hashem H.A., El-Deep M.H., Shouman A. Soil contamination with heavy metals and its effect on growth, yield and physiological responses of vegetable crop plants (turnip and lettuce) // J. Stress Physiol. Biochem. – 2013. –V. 9, No 4. – P. 145–162.

  4. Скугорева С.Г., Ашихмина Т.Я., Фокина А.И., Лялина Е.И. Химические основы токсического действия тяжелых металлов (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. – 2016. – № 1. – С. 4–13.

  5. Skorzynska-Polit E. Lipid peroxidation on plant cells, its physiological role and changes under heavy metal stress // Acta Soc. Bot. Pol. – 2007. – V. 76, No 1. – P. 49–54. – doi: 10.5586/asbp.2007.006.

  6. Michalak A. Phenolic compounds and their antioxidant activity in plants growing under heavy metal stress // Pol. J. Environ. Stud. – 2006. – V. 15, No 4. – P. 523–530.

  7. Mierziak J., Kostyn K., Kulma A. Flavonoids as important molecules of plant interaction with the environment // Molecules. – 2014. – V. 19, No 10. – P. 16240–16265. – doi: 10.3390/molecules191016240.

  8. Высочина Г.И., Кукушкина Т.А., Коцупий О.В., Загурская Ю.В., Баяндина И.И. Изучение флоры лесостепной зоны Западной Сибири как источника биологически активных соединений // Сиб. экол. журн. – 2011. – Т. 18, № 2. – С. 273–284.

  9. Рахманкулова З.Ф., Шуйская Е.В., Щербаков А.В., Федяев В.В., Биктимерова Г.Я., Хафизова Р.Р., Усманов И.Ю. Содержание пролина и флавоноидов в побегах галофитов, произрастающих на территории Южного Урала // Физиология растений. – 2015. – Т. 62, № 1. – С. 79–88. – doi: 10.7868/S001533031501011X.

  10. Великанова Н.А., Сливкин А.И., Гапонов С.П. Изучение накопления флавоноидов травой горца птичьего, собранного в разных с экологической точки зрения районах города Воронежа и его окрестностей // Вестн. Ворон. гос. ун-та. Сер. Химия. Биология. Фармация. – 2013. – № 1. – С. 181–185.

  11. Карпова Е.А., Храмова Е.П. Состав и содержание фенольных соединений представителей рода Spiraea L. в условиях техногенного загрязнения г. Новосибирска // Сиб. экол. журн. – 2014. – Т. 21, № 2. – С. 283–293.

  12. Kulbat K., Leszczynska J. Antioxidants as defensive shield in thyme (Thymus vulgaris L.) grown on the soil contaminated with heavy metals // Biotechnology and Food Science. – 2016. – V. 80, No 2. – P. 109–117.

  13. Marquez-Garcia B., Angeles-Fernandez-Recamales M., Cordoba F. Effects of cadmium on phenolic composition and antioxidant activities of Erica andevalensis // J. Bot. – 2012. – V. 2012. – Art. 936950, P. 1–6. – doi: 10.1155/2012/936950.

  14. Lachman J., Dudjak J., Miholova D., Kolihova D., Pivec V. Effect of cadmium on flavonoid content in young barley (Hordeum sativum L.) plants // Plant, Soil Environ. – 2005. – V. 51, No 11. – P. 513–516. – doi: 10.17221/3625-pse.

  15. Методика определения содержания тяжелых металлов в золе растений. – М.: Высш. шк., 1990. – 32 с.

  16. Общая фармакопейная статья Определение содержания дубильных веществ в лекарственном растительном сырье и лекарственных растительных препаратах. – М., 2015. – 4 с.

  17. Ермаков А.И., Арасимович В.В., Ярош Н.П., Перуанский Ю.В., Луковникова Г.А., Иконникова М.И. Методы биохимического исследования растений. – Л.: Агропромиздат, 1987. – 430 с.

  18. Копылова Л.В. Аккумуляция железа и марганца в листьях древесных растений в техногенных районах Забайкальского края // Изв. Сам. науч. центра РАН. – 2010. – T. 12, № 1. – С. 709–712.

  19. Воскресенская О.Л., Воскресенский В.С., Алябышева Е.А. Накопление тяжелых металлов почвой и растениями в местах сбора и временного хранения твердых бытовых отходов // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 2. – С. 1–8. – URL: https://www.science-education.ru/pdf/2013/2/112.pdf.

  20. Blokhina O., Virolainen E., Fagerstedt K.V. Antioxidants, oxidative damage and oxygen deprivation stress: A review // Ann. Bot. – 2002. – V. 91, No 2. – P. 179–194. – doi: 10.1093/aob/mcf118. 

Поступила в редакцию

18.10.18

 

Петухов Александр Сергеевич, студент Института химии

Тюменский государственный университет

ул. Володарского, д. 6, г. Тюмень, 420008, Россия

E-mail: revo251@mail.ru

Хритохин Николай Александрович, кандидат химических наук, профессор кафедры неорганической и физической химии

Тюменский государственный университет

ул. Володарского, д. 6, г. Тюмень, 420008, Россия

E-mail: kna@utmn.ru

Петухова Галина Александровна, доктор биологических наук, профессор кафедры экологии и генетики

Тюменский государственный университет

ул. Володарского, д. 6, г. Тюмень, 420008, Россия

E-mail: gpetuhova1@mail.ru

Кремлева Татьяна Анатольевна, доктор химических наук, профессор кафедры органической и экологической химии

Тюменский государственный университет

ул. Володарского, д. 6, г. Тюмень, 420008, Россия

E-mail: kreml-ta@yandex.ru

 

Для цитирования: Петухов А.С., Хритохин Н.А., Петухова Г.А., Кремлева Т.А. Фенольная система защиты растений в условиях загрязнения среды г. Тюмени тяжелыми металлами // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2019. – Т. 161, кн. 1. – С. 93–107. – doi: 10.26907/2542-064X.2019.1.93-107.

For citation: Petukhov A.S., Khritokhin N.A., Petukhova G.A., Kremleva T.A. Phenolic plant defense system under conditions of environment pollution by heavy metals in Tyumen. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2019, vol. 161, no. 1, pp. 93–107. doi: 10.26907/2542-064X.2019.1.93-107. (In Russian)

 

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.