Взаимодействие свинца и некоторых других металлов с макрофитами К. А. Мячева

Цель работы – дать обзор некоторых данных о взаимодействии свинца и некоторых других металлов с водными макрофитами, акцентируя внимание на информации о содержании металлов в растениях.

Изучали влияние аккумуляции свинца на содержание хлорофиллов (a и b), каротиноидов, аскорбиновой кислоты (AsA), небелковых сульфгидрильных групп и белка было исследовано на водном макрофите Elodea Canadensis. Аккумуляция Pb в тканях E. Canadensis возрастала с повышением концентрации металла. При концентрациях свинца 1, 10 и 100 mg/L аккумуляция возросла примерно в 12.0, 44.6 и 71.1 раз относительно контрольной группы. Аккумуляция Pb неблагоприятно повлияла на содержание хлорофиллов, каротиноидов и белка. Индукация небелковых сульфгидрильных групп и AsA показала, что аккумуляция Pb вызвала окислительный стресс. Также возможно, что увеличение содержания небелковых сульфгидрильных групп, вызванное аккумуляцией Pb, является следствием их роли в детоксификации свинца.

Dogan M., Demirors Saygideger S., Colak U. Effect of lead toxicity on aquatic macrophyte Elodea Canadensis Michx. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology (2009) v.83:249-254.

В работе других авторов также изучали содержание свинца в элодее Elodea canadensis Michx. (Canadian waterweed):

В образцах, выросших в воде и на осадочном слое с низким содержанием металлов, концентрация Cd составляла 0,32 µg/g , а Pb - 5,2 µg/g, тогда как растения, выросшие в загрязненной металлами воде и на загрязненном металлами осадочном слое, аккумулировали до 32,33 µg/g Cd/g и 160,9 µg/g Pb/g.

Mayes R.A., McIntosh A.W., Anderson V.L. Uptake of cadmium and lead by a rooted aquatic macrophyte (Elodea canadensis). Ecology (1977) v.58: 1176-1180.

- - -

Ipomoea aquatica Forssk. (Water spinach) - Ипомея водяная (Водный шпинат)

Концентрации метилмеркурия, общее содержание Hg, Pb и Cd в I.aquatica составляли соответственно 0.8 – 221, 12 – 2.590, 40 - 530 и ≤ 10 – 123 microg/kg сухого веса.

Göthberg A., Greger M., Bengtsson B.E. Accumulation of heavy metals in water spinach (Ipomoea aquatica) cultivated in the Bangkok region, Thailand. Environmental toxicology and chemistry (2002) v.21(9):1934-1939.

- - - -

Изучали концентрации Pb в корнях. Найдены следующие значения концентраций: в основном в диапазоне (145±15 - 1110±145 µg g-1 сухого веса).

Vesk P. A., Nockolds C. E., Allaway W.G. Metal localization in water hyacinth roots from an urban wetland. Plant, Cell and Environment (1999) v.22:149-158.

- - - - -

В данном исследовании в Polygonum thunbergii и почве из бассейна реки Mankyung (Корея) были определены содержания кадмия (II), свинца (II), меди (II) и цинка (II). Образцы почвы содержали определяемое количество свинца (<17.5 μg g−1), меди (<8.4 μg g−1) и цинка (<24.5 μg g−1), когда как содержание кадмия не определялось. Целостные растения P. thunbergii содержали определяемое количество свинца (<320.8 μg g−1), меди (<863.2 μg g−1) и цинка (<2427.3 μg g−1), когда как кадмий определялся только в стебле (<7.4 μg g−1) и корнях (<10.1 μg g−1). Значения концентраций различных металлов в целостных растениях очень отличались, особенно концентрация цинка относительно остальных металлов. Среднее содержание тяжелых металлов в целостных растениях возрастало в порядке: кадмий (8.5 μg g−1)<свинец (183.3 μg g−1)<медь (548.1 μg g−1)<цинк (1506.7 μg g−1). Концентрации свинца, меди и цинка в почве коррелировали с соответствующими концентрациями аккумулированных растениями металлов (свинец, r=0.841, P<0.005; медь, r=0.874, P<0.001; цинк, r=0.770, P<0.005). Также коррелировали между собой содержания свинца в корнях и листьях (r=0.5529, P<0.001) и в корнях и стеблях (r=0.5425, P<0.001).

Kim I.S., Kang K.H., Johnson-Green P., Lee E.J. Investigation of heavy metal accumulation in Polygonum thunbergii for phytoextraction. Environmental Pollution (2003) v.126, issue 2, p.235-243.

- - --

В вакуолях мезофильных клеток растений вида Azolla filiculoides, выращенных в обогащенной питательной среде, содержащей 20 mg l–1 Pb, были обнаружены следы свинца.

И целостные растения, и изолированные апопласты растений были выдержаны в течение 6 дней в 20 mg l–1 Pb^2+. Содержание свинца в целостных растениях составило 0.37%, 2.3%, 1.8% сухого веса после 2, 4 и 6 дней роста в среде, соответственно, когда как изолированные апопласты Азоллы содержали 0.125%, 1.22% и 1.4% Pb²⁺ соответственно. Содержание свинца в целостных растениях Азоллы возросло на 200%, 100% и 22% после 2, 4 и 6 дней роста соответственно, сравнительно с содержанием в апопластах.

Benaroya R.O., Tzin V., Tel-Or E. and Zamski E. Lead accumulation in the aquatic fern Azolla filiculoides. Plant Physiology and Biochemistry (2004) v.42, issues 7-8, p.639-645.

- - - - -

Brassica juncea (L.) Czern. (Indian mustard ) - Горчица сарептская ; Helianthus annuus L. (Sunflower) - Подсолнечник однолетний, Подсолнечник культурный

Корни ряда наземных растений, выращенных в условиях гидропоники, к примеру, Горчицы сарептской ( Brassica juncea (L.) Czern.), Подсолнечника однолетнего (Heliathus annuus L.) и разнообразных трав, эффективно удаляли из воды токсичные металлы, такие как Cu²⁺, Cd²⁺,Cr⁶⁺,Ni²⁺, Pb²⁺ и Zn²⁺, из водных растворов. Корни B.juncea поглощают эти металлы в концентрациях в 131 – 563 раза (относительно сухого веса) больших, чем изначальные концентрации растворов. Удаление Pb происходило за счет всасывания в ткани и преципитации свинца в форме нерастворимых неорганических веществ, в основном в форме фосфата свинца, непосредственно на корнях. При высоких концентрациях Pb, преципитация Pb играла гораздо большую роль в удалении Pb нежели абсорбция в ткани, которая насыщалась при концентрациях примерно в 100 mg Pb относительно сухого веса корней. Высушенные корни были гораздо менее эффективными, чем живые в аккумуляции Pb и удалении Pb из растворов.