Analysis of the Spring Barley (<i>Hordeum vulgare</i> L.) Isoenzyme Polymorphism Connection with Its Tolerance to the Cadmium Influence

Issue number 8 from 16.09.2025

В лабораторном эксперименте выяснили, как связано формирование контрастных реакций сортов ярового двурядного ячменя с изозимным полиморфизмом ряда ферментов, сопряженных с устойчивостью растительного организма к стрессу, на действие кадмия. Были взяты 14 сортов ярового ячменя различного географического происхождения (по 7 чувствительных и устойчивых к Cd²⁺). Отбор этих сортов был осуществлен в предшествующих исследованиях на основе морфометрических критериев. Семена ячменя этих сортов проращивали в термостате, после чего готовили белковые экстракты проростков, которые потом разделяли с помощью электрофореза в полиакриламидном геле. С фореграммами проводили гистохимические реакции для выявления зон активности следующих ферментов: супероксиддисмутазы, гваяколовой пероксидазы, глутаматдегидрогеназы, алкогольдегидрогеназы, малатдегидрогеназы, глутатионредуктазы, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, каталазы. Подсчитывали частоты встречаемости всех выявленных аллельных вариантов, после чего эти частоты с помощью критерия углового преобразования Фишера сравнивали для групп контрастных по устойчивости к кадмию сортов. В результате удалось выявить ряд изозимов, которые с большей вероятностью встречаются или у устойчивых к Cd²⁺ сортов, или у чувствительных. Таким образом, можно утверждать, что реакция конкретного сорта ячменя на действие кадмия связана с выработкой у него специфических аллельных вариантов. Полученные данные могут быть использованы для прогнозирования устойчивости или чувствительности отдельно взятого сорта ячменя к действию Cd²⁺.

0

Assessment of the Modifying Effect of Zinc and Copper on Toxic Stress of Barley Plants Caused by Cadmium

Issue number 7 from 16.09.2025

В вегетационном опыте на дерново-подзолистой супесчаной почве с внесением Cd²⁺ в дозах 25 и 45 мг/кг изучили, как изменяется ответ растений ячменя на токсическое воздействие кадмия, если совместно с ним вносили различные количества тяжелых металлов (ТМ) с функциями микроэлементов на примере цинка и меди. Кроме того, были заложены несколько вариантов, в которых вместе с кадмием вносили также медь и цинк. Таким образом, в опыте использовали дозы и комбинации металлов: Cd₄₅, Cd₂₅Cu₅₀, Cd₂₅Cu₁₀₀, Cd₂₅Cu₁₀₀, Cd₂₅Cu₂₀₀, Cd₄₅Cu₅₀, Cd₄₅Cu₁₀₀, Cd₄₅Cu₂₀₀, Cd₄₅Zn₅₀, Cd₄₅Zn₁₀₀, Cd₄₅Zn₁₅₀. У опытных растений оценивали морфометрические параметры (внешний вид, высоту растений, их биомассу и площадь листьев), биохимические параметры (накопление МДА, общих антиоксидантов и сырого протеина), структуру урожая (массу соломы, массу зерна, массу 1000 зерен). Кроме этого, анализировали валовое содержание ТМ и других элементов в почве и их переход в почвенный раствор. Показано, что внесение одного кадмия приводило к значимому угнетению процессов роста и развития растений ячменя. При этом совместное с кадмием внесение ТМ-микроэлементов существенно модифицировало воздействие кадмия. Цинк способствовал уменьшению токсического воздействия кадмия, причем интенсивность этого эффекта возрастала по мере увеличения концентрации цинка, а токсическое воздействие этого ТМ при рассмотренных дозах еще не проявлялось. Медь, как более токсичный элемент, обнаруживала свое стимулирующее действие при меньших дозах, нежели цинк, а при более высоких дозах наблюдали развитие острого стресса, вызванного совместным токсическим воздействием 2-х ТМ. Это справедливо для дозы кадмия 45 мг/кг, при меньшей дозе кадмия (25 мг/кг) медь в основном оказывала стимулирующее действие. Рассмотренные эффекты в первую очередь отмечали при оценке морфометрических показателей и продуктивности. На основе биохимических параметров не удалось сделать четких выводов о том, как внесение цинка и меди изменяло воздействие кадмия. Судя по всему, для оценки стрессовых эффектов уместнее было использовать другие биохимические параметры. Отмечено, что внесение микроэлементов в целом способствовало сокращению накопления кадмия в надземной биомассе растений ячменя, однако добавление цинка приводило к усиленному переходу кадмия в солому, но не в зерно.

10 0

Varietal Differentiation of Spring Barley in Terms of Cadmium Resistance Based on Morphometric, Biochemical Parameters, and Productivity

Issue number 10 from 16.09.2025

В вегетационном опыте с внесением в дерново-подзолистую почву Cd²⁺ в концентрации 25 и 50 мг/кг выращивали ячмень 4-х сортов, которые по результатам лабораторного эксперимента с проростками оказались контрастными по устойчивости к действию Cd²⁺. Цель работы – выяснение, сохраняют ли указанные сорта свои свойства как устойчивых или чувствительных к кадмию не только в качестве модели-проростков, но и в процессе всего онтогенеза растений. Оценивали внешний вид растений, высоту растений, биомассу, площадь листьев, активность ферментов, связанных с защитой растения от стрессовых факторов среды, содержание фитогормонов в надземной биомассе, массу зерна, соломы и 1000 зерен, накопление кадмия в надземной биомассе растений (соломе и зерне). В условиях эксперимента выявлены значимые различия между группами устойчивых и чувствительных к действию кадмия сортов. По морфометрическим параметрам и продуктивности при выращивании на загрязненной кадмием почве устойчивые сорта значимо превосходили чувствительные. Эти эффекты наиболее были заметны при дозе кадмия 50 мг/кг, а доза 25 мг/кг недостаточна для уверенной дифференциации сортов на чувствительные и устойчивые. Отмечено, что на 50-е сут эксперимента концентрация стрессовых гормонов возрастала, а ростовых – снижалась при внесении в почву кадмия 50 мг/кг. При этом концентрация стрессовых гормонов у устойчивых сортов возрастала уже на 30-е сут, а ростовых – и на 30-е, и на 50-е сут уменьшалась не настолько сильно, как у чувствительных. Отмечена бóльшая активность антиоксидантных ферментов у устойчивых сортов по сравнению с чувствительными. Устойчивые сорта демонстрировали в целом бóльшую продуктивность при внесении в почву дозы кадмия 50 мг/кг. Чувствительные сорта накапливали кадмий в надземной биомассе в большем количестве, чем устойчивые, при этом различия становились отчетливыми при внесении дозы кадмия 50 мг/кг. Результаты исследования подтвердили, что обнаруженная при оценке воздействия кадмия на проростки дифференциация сортов ячменя по устойчивости сохраняется на протяжении всего жизненного цикла растений и сказывается на урожайности и других хозяйственно-ценных признаках. Полученные данные полезны для оценки последствий техногенного загрязнения агроценозов, задач селекции сортов основных культур, обладающих высокой устойчивостью к кадмию. Кроме того, материалы исследования можно применить при разработке методологии оценки состояния почв, загрязненных тяжелыми металлами, и для задач экологического нормирования.

9 0