Сорта гороха посевного (Pisum sativum L.) с низкой аккумуляцией тяжелых металлов из загрязненной почвы

Тяжелые металлы - один из самых распространенных загрязнителей сельскохозяйственных земель. Очистка (ремедиация) таких территорий затруднительна или невозможна. Перспективным подходом для получения экологически чистой продукции растениеводства на загрязненных почвах может быть селекция сортов с пониженной аккумуляцией тяжелых металлов. Целью представленной работы было изучение изменчивости гороха посевного ( Pisum sativum L.) по способности аккумулировать и транспортировать из побега в семена тяжелые металлы и отбор сортов с низкой аккумуляцией тяжелых металлов из загрязненных почв. Объектом исследований стали 30 образцов из коллекции ВИР (Всероссийский институт генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова, г. Санкт-Петербург). Вегетационный опыт проводили в летний период в теплице с естественными освещением и температурой (Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии, г. Санкт-Петербург). Семена гороха поверхностно стерилизовали и скарифицировали концентрированной H2SO4 в течение 30 мин, после чего проращивали течение 3 сут при 22 °С в чашках Петри на влажной фильтровальной бумаге. Проростки (по 5 шт.) высаживали в сосуды (3 сосуда на каждый генотип) с 5 кг дерново-подзолистой залежной почвы. За 10 сут до посева семян почву обогащали тяжелыми металлами в форме хлоридов (мг/кг): Cd - 5, Co - 25, Cr - 60, Cu - 10, Ni - 15, Pb - 100, Sr - 50, Zn - 50. Одновременно с этим вносили удобрения (мг/кг): NH4NO3 - 15, KNO3 - 200, KH2PO4 - 200, MgSO4 - 30, CaCl2 - 20, H3BO3 - 3, MnSO4 - 3, ZnSO4 - 3, Na2MoO4 - 1,5. Растения выращивали до фазы созревания семян, высушивали и размалывали до порошкообразного состояния. Образцы (отдельно побеги и семена) сжигали в смеси концентрированной азотной кислоты и 38 % Н2О2. Содержание тяжелых металлов и питательных элементов определяли на спектрометре ICPE-9000 («Shimadzu», Япония). Изученные образцы существенно различались по накоплению тяжелых металлов в побегах и семенах, что свидетельствует о высокой вариабельности гороха посевного по аккумуляции тяжелых металлов и их транспорту из вегетативных органов в репродуктивные. Значения вариабельности для побегов и семян были сопоставимы по величине, но не коррелировали друг с другом. Содержание в побегах или семенах тяжелых металлов, а также питательных элементов во многих случаях положительно коррелировало, что могло быть связано с многообразием молекулярных транспортных каналов у растений и их низкой специфичностью. Между количеством Cd, Co, Cr, Ni, Р, Sr в побегах и семенах выявлена положительная корреляция, Zn и К - отрицательная. Полученные результаты свидетельствуют о специфичности механизмов, определяющих транспорт индивидуальных элементов из побега в семена, и барьера для транспорта абиогенных металлов из вегетативных органов в репродуктивные. Эффективность этих механизмов существенно зависит от генотипа растения. Показана возможность селекции сортов гороха с низким содержанием одновременно многих тяжелых металлов. Образцы гороха к-188, к-1027, к-1250, к-2593, к-3445, к-4788, к-5012, к-6468, к-8093 и к-8543 рекомендуется использовать в селекционных программах с целью получения экологически чистой продукции.