Влияние дефицита цинка и его избытка на рост и фотосинтез озимой пшеницы

Автор: Казнина Н.М., Титов А.Ф.

Журнал: Журнал стресс-физиологии и биохимии @jspb

Статья в выпуске: 4 т.13, 2017 года.

Бесплатный доступ

Цинк является одним из необходимых микроэлементов для растений, который выполняет ряд различных функций в своих клетках. Поэтому недостаток этого элемента отрицательно сказывается на растениях и приводит к значительному снижению их продуктивности. С другой стороны, цинк в высоких концентрациях токсичен для растений, а его накопление в воздушных органах, особенно в зерновых, представляет собой реальную опасность для здоровья человека и животных. В этом исследовании изучалось влияние дефицита (Zn 0 мкМ) и избытка цинка (Zn 1000 мкМ) на рост и фотосинтез озимой пшеницы (c. Мироновская 39). В результате были выявлены сходства и различия в реакции растений на эти два типа стресса. В частности, как с недостатком, так и с избытком металла в питательном растворе, рост побегов и скорость фотосинтеза ингибируются, что приводит к уменьшению накопления сухой биомассы. Избыток металла, в отличие от его дефицита, приводит к ингибированию роста корней, а также к негативному воздействию на содержание пигмента, в том числе световые сборные комплексы, и на максимальный квантовый выход PS II. Предполагается, что эти изменения в фотосинтетическом аппарате являются основными причинами снижения скорости фотосинтеза в растениях в этих условиях, тогда как в случае дефицита цинка ингибирование интенсивности процесса, скорее всего, связано с изменением активности цинксодержащих ферментов, участвующих в темных реакциях фотосинтеза.

Еще

Короткий адрес: https://sciup.org/14324023

IDR: 14324023

Список литературы Влияние дефицита цинка и его избытка на рост и фотосинтез озимой пшеницы

  • Agarwal P., Arora A., Ray S., Singh A.K., Singh V.P., Takatsuji H., Kapoor S., Tyagi A.K. (2007) Genome-wide identification of C2H2 zinc-finger gene family in rice and their phylogeny and expression analysis. Plant Mol. Biol., 65, 467-485
  • Alloway B.J. (2004) Zinc in Soil and Crop Nutrition. International Zinc Association. Brussels, Belgium
  • Cakmak I, Ekiz H., Yilmaz A., Torun B., Köleli N., Gültekin I., Alkan A., Eker S. (1997) Differential response of rye, triticale, bread and durum wheats to zinc deficiency in calcareous soils. Plant Soil, 188, 1-10
  • Cakmak I. (2000) Possible roles of zinc in protecting plant cells from damage by reactive oxygen species. New Phytol., 146, 185-205
  • Cakmak I., Braun H.J. (2001) Genotypic variation for zinc efficiency. In: Reynold M.P., Ortiz-Monasterio J.I., McNab A. (eds.) Application of physiology in wheat breeding. D.F.CIMMYT, Mexico, pp. 183-189
  • Cakmak I. (2008) Zinc deficiency in wheat in Turkey. In Alloway, B.J. (ed.), Micronutrient Deficiencies in Global Crop Production. Springer, Springer Science + Business Media, B.V., pp. 181-200
  • Dong B., Rengel Z. and Graham R. D. (1995) Root morphology of wheat genotypes differing in zinc efficiency. J. Plant Nutr., 18, 2761-2773
  • Figueiredo D.D., Barros P.M., Cordeiro A.M., Serra T.S., Lourenço T., Chander S., Oliveira M.M., Saibo N.J. (2012) Seven zinc-finger transcription factors are novel regulators of the stress responsive gene OsDREB1B. J. Exp.Bot., 63, 3643-3656
  • Frei M, Wang YX, Ismail AM, Wissuwa M. (2010) Biochemical factors conferring shoot tolerance to oxidative stress in rice grown in low zinc soil. Functional Plant Biol., 37, 74-84
  • Genc Y., Huang CY, Langridge P. (2007) A study of the role of root morphological traits in growth of barley in zinc-deficient soil. J. Exp. Bot. 58, 2775-2784
  • Genc Y., Shepherd K.W., McDonald G.K., Graham R.D. (2003) Inheritance of tolerance to zinc deficiency in barley. Plant Breeding, 122, 283-284
  • Hacisalihoglu G., Hart J. J., Wang Y.H., Cakmak I., Kochian L.V. (2003). Zinc efficiency is correlated with enhanced expression and activity of zinc-requiring enzymes in wheat. Plant Physiol., 131, 595-602
  • Höller S., Meyer A., Frei M. (2014) Zinc deficiency differentially affects redox homeostasis of rice genotypes contrasting in ascorbate level. J. Plant Physiol.,171, 1748-1756
  • Jain R., Strivastava S., Solomon S., Chrivastava A.K., Chandra A. (2010) Inpact of excess zinc on growth parameters, cell division, nutrient accumulation, photosynthetic pigments and oxidative stress of sugarcane (Saccharum spp.). Acta Physiol. Plant., 32, 979-986
  • Kaznina N.M., Laidinen G.F., Titov A.F., Talanov A.V. (2005) Effect of lead on the photosynthetic apparatus of annual grasses. Biology bull. 32(2), 147-150
  • Kaznina N.M., Titov A.F., Laidinen G.F., Batova Y.V. (2010) Vlijanie tsinka na produktivnost’ jarovogo jachmenja v vegetatsionnom opyte. Agrochimija, 8, 72-76.
  • Khudsar T., Mahmooduzzafar, Iqbal M., Sairam R.K. (2004) Zinc-induced changes in morpho-physiological and biochemical parameters in Artemisia annua. Biol. Plant., 48, 255-260
  • Ouni Y., Mateos-Naranjo E., Abdelly C., Lakhdar A. (2016) Interactive effect of salinity and zinc stress on growth and photosynthesis responses of the perennial grass, Polypogon monspeliensis. Ecol. Engineering, 95, 171-179
  • Rachmanculova Z.F., Fediaev V.V., Abdullina О.А., Usmanov I.U. (2008) Formirovanie adaptacionnih mehanizmov u phenizi i kukuruzi k povishennomu codershaniu zinca. Vestnik Bahkirskogo yniversiteta, 13(1), 43-46.
  • Rashid A., Bernier M., Pazdernick L., Carpentier R. (1991) Regular paper interaction of Zn 2+ with the donor side of photosystem II. Photosynthesis Res., 30, 123-130
  • Ricachenevsky F.K., Menguer P.K., Sperotto R.A., Fett J.P. (2015) Got to hide your Zn away: molecular control of Zn accumulation and biotechnological applications. Plant Sci., 236, 1-17
  • Rubin A.B. Biophyzica photosinteza I metodi ecologicheskogo monitoring. (2005) Technologii zhivich cictem. 2, 47-68.
  • Sadeghzadeh B. (2013) A review of zinc nutririon and plant breeding. J.Soil Sci. Plant Nutr., 13(4), 905-927
  • Seregin I.V., Kozhevnikova A.D., Gracheva E.I., Bystrova E.I., Ivanov V.B. (2011) Tissue zinc distribution in maize seedling roots and its action on growth. Rus. J. Plant Physiol., 58(1), 109-117
  • Shlyk A. A. (1971) Opredelenie khlorofillov i karotinoidov v ekstraktakh zelenykh list’ev. Biologicheskie metody v fiziologii rastenii, Nauka, Moskva, Russia, pp. 154-170.
  • Singh V.P. (2005) Toxic metals and environmental issues. Publ. SARUP&SOIS, New Delhi, India, 360 p
  • Vassilev A., Nikolova A., Koleva L., Lidon F. (2011) Effects of excess Zn on growth and photosynthetic performance of young bean plants. J. Physiol., 3(6), 5-62
  • Wang H., Jin J. (2007) Effect of zinc deficiency and drought on plant growth and metabolism of reactive oxygen species in maize (Zea mays L.). Agricul.Sci. in China. 6(8). 988-995
  • Zhao K., Wu Y. (2017) Effects of Zn deficiency and bicarbonate on the growth and photosynthetic characteristics of four plant species. Plos one, 12(1): e0169812
Еще
Статья научная