Определение оптимального содержания меди в почвах разноготипа на основании динамической модели ее накопления в надземной биомассе и корнях растений (на примере ячменя Hordeum vulgare L.)

Автор: Цыгвинцев П.Н., Гончарова Л.И., Манин К.В., Рачкова В.М.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Статья в выпуске: 3 т.53, 2018 года.

Бесплатный доступ

Медь - один из необходимых микроэлементов для животных и растений. Она играет важную роль в ряде физиологических процессов, однако становится токсичной для растений при поступлении в высоких концентрациях. Актуальность работ по определению оптимального и критического содержания меди в почвах, особенно при производстве сельскохозяйственной продукции, обусловлена постоянным техногенным загрязнением почв тяжелыми металлами. Увеличение содержания меди в почвах может привести к изменению биохимических процессов в растениях, изменению их морфологи и, в конечном счете, к снижению продуктивности. Построение сложных динамических моделей поступления тяжелых металлов в растения не всегда оправдано, так как большинство коэффициентов может быть получено только в лабораторных экспериментах в условиях, которые сильно отличаются от естественных. В нашем эксперименте показано, что можно определять оптимальные и критические уровни загрязнения почв тяжелыми металлами, анализируя динамику их накопления в разных частях растений...

Еще

Ячмень, дерново-подзолистая почва, черноземе, медь, оптимальное и критическое содержание, динамическая модель

Короткий адрес: https://sciup.org/142216559

IDR: 142216559 | DOI: 10.15389/agrobiology.2018.3.570rus

Список литературы Определение оптимального содержания меди в почвах разноготипа на основании динамической модели ее накопления в надземной биомассе и корнях растений (на примере ячменя Hordeum vulgare L.)

Stern B.R. Essentiality and toxicity in copper health risk assessment: overview, update and regulatory considerations. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A, 2010, 73(2-3): 114-127 ( ) DOI: 10.1080/15287390903337100
Beckett P.H.T., Davis R.D. Upper critical levels of toxic elements in plants. New Phitol., 1977, 79(1): 95-106 ( ) DOI: 10.1111/j.1469-8137.1977.tb02185.x
Davis R.D., Beckett P.H.T. Upper critical levels of toxic elements in plants. II. Critical levels of copper in young barley, wheat, rape, lettuce and ryegrass, and of nickel and zinc in young barley and ryegrass. New Phitol., 1978, 80(1): 23-32 ( ) DOI: 10.1111/j.1469-8137.1978.tb02261.x
Buccolieri A., Buccolieri G., Dell’Atti A., Strisciullo G., Gagliano-Candela R. Monitoring of total and bioavailable heavy metals concentration in agricultural soils. Environ. Monit. Assess, 2010, 168(1-4): 547-560 ( ) DOI: 10.1007/s10661-009-1133-0
Kim K.R., Owens G. Chemodynamics of heavy metals in long-term contaminated soils: metal speciation in soil solution. J. Environ. Sci.-China, 2009, 21(11): 1532-1540 ( ) DOI: 10.1016/S1001-0742(08)62451-1
Mackie K.A., Muller T., Kandeler E. Remediation of copper in vineyards -a mini review. Environ. Pollut., 2012, 167: 16-26 ( ) DOI: 10.1016/j.envpol.2012.03.023
Arthur E., Moldrup P., Holmstrup M., Schjonning P., Winding A., Mayer P., de Jonge L.W. Soil microbial and physical properties and their relations along a steep copper gradient. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2012, 159: 9-18 ( ) DOI: 10.1016/j.agee.2012.06.021
Baker A.J. Accumulators and excluders -strategies in the response of plants to heavy metals. J. Plant Nutrit., 1981, 3(1-4): 643-654 ( ) DOI: 10.1080/01904168109362867
Krämer U., Talke I.N., Hanikenne M. Transition metal transport. FEBS Lett., 2007, 581(12): 2263-2272 ( ) DOI: 10.1016/j.febslet.2007.04.010
Bernal M., Casero D., Singh V., Wilson G.T., Grande A., Yang H.J., Dodani S.C., Pellegrin M., Huijser P., Connolly E.L., Merchant S.S., Kramer U. Transcriptome sequencing identifies SPL7-regulated copper acquisition genes FRO4/FRO5 and the copper dependence of iron homeostasis in Arabidopsis. Plant Cell, 2012, 24(2): 738-761 ( ) DOI: 10.1105/tpc.111.090431
Andres-Colas N., Perea-Garcia A., Puig S., Penaarubia L. Deregulated copper transport affects Arabidopsis development especially in the absence of environmental cycles. Plant Physiol., 2010, 153: 170-184 ( ) DOI: 10.1104/pp.110.153676
del Pozo T., Cambiazo V., Gonzalez M. Gene expression profiling analysis of copper homeostasis in Arabidopsis thaliana. Biochem. Bioph. Res. Co., 2010, 393(2): 248-252 ( ) DOI: 10.1016/j.bbrc.2010.01.111
Stephens B.W., Cook D. R., Grusak M.A. Characterization of zinc transport by divalent metal transporters of the ZIP family from the model legume Medicago truncatula. BioMetals, 2011, 24(1): 51-58 ( ) DOI: 10.1007/s10534-010-9373-6
Zimmerman, M., Clarke O., Gulbis J.M., Keizer D.W., Jarvis R.S., Cobbett C.S., Hinds M.G., Xiao Z.G., Wedd A.G. Metal binding affinities of Arabidopsis zinc and copper transporters: selectivities match the relative, but not the absolute, affinities of their amino-terminal domains. Biochemistry, 2009 48(49): 11640-11654 ( ) DOI: 10.1021/bi901573b
Zorrig W., Abdelly C., Berthomieu P. The phylogenetic tree gathering the plant Zn/Cd/Pb/Co P1B-ATPases appears to be structured according to the botanical families. Comptes Rendus Biologies, 2011, 334(12): 863-871 ( ) DOI: 10.1016/j.crvi.2011.09.004
Kobayashi Y., Kuroda K., Kimura K., Southron-Francis J.L., Furuzawa A., Kimura K., Iuchi S., Kobayashi M., Taylor G.J., Koyama H. Amino acid polymorphisms in strictly conserved domains of a P-type ATPase HMA5 are involved in the mechanism of copper tolerance variation in Arabidopsis. Plant Physiol., 2008, 148(2): 969-980 ( DOI: 10.1104/pp.108.119933
Jung H.I., Gayomba S.R., Rutzke M.A., Craft E., Kochian L.V., Vatamaniuk O.K. COPT6 is a plasma membrane transporter that functions in copper homeostasis in Arabidopsis and is a novel target of SQUAMOSA promoter-binding protein-like 7. J. Biol. Chem., 2012, 287(40): 33252-33267 ( ) DOI: 10.1074/jbc.M112.397810
Yuan M., Li X., Xiao J., Wang S. Molecular and functional analyses of COPT/Crt-type copper transporter-like gene family in rice. BMC Plant Biol., 2011, 11: 69 ( ) DOI: 10.1186/1471-2229-11-69
Puig S. Function and regulation of the plant COPT family of high-affinity copper transport proteins. Advances in Botany, 2014, 2014: Article ID 476917 ( ) DOI: 10.1155/2014/476917
Kholodova V.P., Ivanova E.M., Kuznetsov V.V. Initial steps of copper detoxification: outside and inside of the plant cell. In: Detoxification of heavy metals. Soil biology. V. 30/I. Sherameti, A. Varma (eds.). Springer, Berlin, Heidelberg, 2011 ( ) DOI: 10.1007/978-3-642-21408-0_8
Hansch R., Mendel R.R. Physiological functions of mineral micronutrients (Cu, Zn, Mn, Fe, Ni, Mo, B, Cl). Curr. Opin. Plant Biol., 2009, 12(3): 259-266 ( ) DOI: 10.1016/j.pbi.2009.05.006
Six J. Plant nutrition for sustainable development and global health. Plant Soil, 2011, 339(1-2): ( ) DOI: 10.1007/s11104-010-0677-7
Ravet K., Danford F.L., Dihle A., Pittarello M., Pilon M. Spatiotemporal analysis of copper homeostasis in Populus trichocarpa reveals an integrated molecular remodeling for a preferential allocation of copper to plastocyanin in the chloroplasts of developing leaves. Plant Physiol., 2011, 157(3): 1300-1312 ( DOI: 10.1104/pp.111.183350
Sanchez-Pardo B., Fernandez-Pascual M., Zornoza P. Copper microlocalisation, ultrastructural alterations and antioxidant responses in the nodules of white lupin and soybean plants grown under conditions of copper excess. Environ. Exp. Bot., 2012, 84: 52-60 ( ) DOI: 10.1016/j.envexpbot.2012.04.017
Агрохимические методы исследования почв. М., 1975.
Куперман Ф.М. Морфофизиология растений. М., 1984.
Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. Утверждено 10.03.1992 Министерством сельского хозяйства Российской Федерации. М., 1992.

Еще

Статья научная