Минеральные элементы в питании растений. Биологическая роль тяжелых металлов – меди и цинка, их химическая характеристика, встречаемость в почвах на территории РФ. Определение способности тяжелых металлов влиять на окислительный статус проростков пшеницы.
Аннотация к работе
1.5 Характеристика понятия супероксида анион-радикала (O2Пшеница относится к семейству Роасеае (мятликовые), роду Triticum L., который насчитывает 22 вида хорошо различимых по морфологическим и биологическим признакам. Сорт Вид Род Семейство Порядок Класс Отдел Царство Мироновская 808 Пшеница твердая озимая Пщеница Злаковые, Мятликовые Мятликоцветные Однодольные Цветковые Растения Выведен в Мироновском научно-исследовательском институте селекции и семеноводства пшеницы.Она имеет два типа корней: зародышевые и придаточные (узловые) вторичные, причем число зародышевых корней у озимой пшеницы - 3 у яровой - 5. Стебель (соломина) прямой, цилиндрический, полый по всей длине, имеет 5-7 междоузлий, разделенных стеблевыми узлами. Из узла нижней части стебля (узла кущения) образуются 1-2 боковых побега.В процессе вегетации у пшеницы различают следующие фенологические фазы: 1) набухание семян; В каждую из этих фаз растения проходят определенные этапы органогенеза, происходит формирование различных элементов структуры урожая, поэтому важно создать оптимальные условия для прохождения каждой фазы. В эти фазы пшеница может переносить заморозки до-9...-10°С. Через 10 - 15 дней после всходов начинается кущение - образование узловых корней и боковых побегов из узла кущения (зона сближенных подземных стеблевых узлов). В годы продолжительной засухой в начальный период развития запоздалые дожди нередко уже не могут исправить положение: они не вызывают образование корней у яровой пшеницы из огрубевших узлов, и растения продолжают рост и развитие в основном только за счет первичных (зародышевых) корней, которые достигают глубины 100 - 130 см.Азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо содержатся в растениях в относительно больших количествах. Бор, марганец, медь, цинк, кобальт, молибден и некоторые другие элементы находятся в растениях в незначительных количествах и называются микроэлементами. Среднее содержание основных макро-и микроэлементов в растениях Всего лишь 90 лет назад считалось, что около десяти элементов, составляющих основную массу живого вещества (~99,4 %) таких, как углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо и сера, вполне достаточно для нормального роста растений. Бор, марганец, медь, цинк и другие микроэлементы по их количеству в земной коре принадлежат к распространенным элементам.Многочисленными исследованиями установлено, что влияние металлов весьма разнообразно и зависит от содержания в окружающей среде и степени нуждаемости в них микроорганизмов, растений, животных и человека. Фитотоксичное действие ТМ проявляется, как правило, при высоком уровне техногенного загрязнения ими почв и во многом зависит от свойств и особенностей поведения конкретного металла. Однако в природе ионы металлов редко встречаются изолированно друг от друга. Поэтому разнообразные комбинативные сочетания и концентрации разных металлов в среде приводят к изменениям свойств отдельных элементов в результате их синергического или антагонистического воздействия на живые организмы.Небольшие количества меди содержатся практически во всех почвах и в водах рек России. Установлено, что если медь поглощается органическими веществами, то она труднее вымывается из почвы. Общее содержание меди в почвах нашей страны неодинаково и колеблется в значительных пределах - от 1 до 140 мг на 1 кг почвы. Кроме того, растения используют из почвы только подвижные, растворимые в воде соединения меди. К сожалению, наличие хорошо усвояемых ее форм в почвах невелико и колеблется от 1,1 до 7,8 на 1 кг почвы.Поскольку оптимумы действия большинства гидролитических ферментов находятся в кислой зоне, падение РН клеточной среды способствует их активации, что в дальнейшем может привести к усилению окислительных процессов в клетках. Ключевой активной формой кислорода является супероксид анион-радикал (О2-), образующейся при присоединении одного электрона к молекуле кислорода в основном состоянии. Супероксид радикал сам по себе обладает малой реакционной способностью и в водной среде может спонтанно дисмутировать. Супероксид анион-радикал представляет опасность тем, что способен повреждать белки, содержащие железо-серные кластеры, такие как аконитаза, сукцинат дегидрогеназа и НАДН-убихинон оксидоредуктаза. Если восстановление молекулярного кислорода происходит ступенчато, то при переносе 1 электрона на О2 образуется надпероксидный (супероксидный) анион: О2 е переходит в О2-О загрязнении окружающей человека природной среды вредными веществами сейчас знают почти все. Средства массовой информации - печать, радио и телевидение - пытаются формировать такие знания у различных групп населения. К настоящему времени человечество ввело в биосферу более 4 миллионов ксенобиотиков (чужеродных для нее антропогенных веществ) и продолжает вводить по 6 тысяч веществ ежедневно. Среди загрязняющих веществ по масштабам загрязнения и воздействия на биологические объекты тяжелые металлы занимают особое место. Для обезвреживания ядовитых органических веществ, попа
План
Содержание
Введение
Литературный обзор
1.1 Характеристика пшеницы, как объекта исследования
1.1.1 Систематическое положение объекта исследования
1.1.2 Биологическое описание
1.1.3 Физиологические особенности пшеницы
1.2 Минеральные элементы в питании растений
1.3 Биологическая роль тяжелых металлов (ТМ) - мели и цинка, их химическая характеристика и встречаемость в почвах на территории РФ
1.3.1 Характеристика токсичности ТМ
1.3.2 Характеристика металлов меди и цинка и их физиологического действия
Список литературы
Введение
Не будем, однако, слишком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит. Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те последствия, на которые мы рассчитывали, но во вторую и третью очередь совсем другие, непредвиденные последствия, которые часто уничтожают значение первых.
Ф. Энгельс
Среди множества проблем, стоящих в настоящее время перед человечеством, охрана окружающей среды занимает, пожалуй, одно из первых мест. Интенсивная антропогенная нагрузка на природные ресурсы вызывает изменение направлений и темпов миграции микроэлементов, входящих в фоновый состав почв и поступающих дополнительно из различных источников загрязнении.
Растения являются хорошими индикаторами, позволяющими определить степень загрязнения почв соединениями тяжелых металлов. Степень накопления соединений тяжелых металлов в растениях определяется уровнем загрязнения почв, расстоянием от техногенного источника, количеством атмосферных выпадений и видовыми особенностями растений. При этом повышенные концентрации соединений ТМ содержатся в корнях и листьях. Содержание соединений тяжелый металлов в растениях сельскохозяйственных районов в семь раз меньше, чем в растениях, растущих в зоне городов. [1]
Появление в литературе термина «тяжелые металлы» было связано с проявлением токсичности некоторых металлов и опасности их для живых организмов. Однако в группу «тяжелых» вошли и некоторые микроэлементы, жизненная необходимость и широкий спектр биологического действия которых неопровержимо доказаны. [2]
Тяжелые металлы (Cu, Ni, Со, Pb, Sn, Zn, Cd, Bi, Sb, Hg) относятся к микроэлементам. То есть химическим элементам, присутствующим в организмах в низких концентрациях (обычно тысячные доли процента и ниже). Изучение минерального питания растительных организмов включает в себя знакомство и с микроэлементами.
Различия в “терминологии” в основном связаны с концентрацией металлов в природной среде. С одной стороны, концентрация металла может быть избыточной и даже токсичной, а с другой стороны, при нормальной концентрации или дефиците его относят к микроэлементам. В настоящее время в литературных источниках не проведена количественная граница этих понятий. [3]
Актуальность выбранного направления исследований обусловлена тем, что на сегодняшний день мало известно о механизмах накопления растениями тяжелых металлов, потому что до сих пор основное внимание уделялось усвоению соединений азота, фосфора и других элементов питания из почвы. Кроме того, в условиях возрастающего антропогенного воздействия на агроэкосистемы, проблема получения продукции с минимальным содержанием солей тяжелых металлов остается актуальной задачей.
Гипотеза: Металлы медь и цинк являются элементами минерального питания растений, а также относятся к разряду токсичных тяжелых металлов; существует граница токсичности концентраций этих металлов.
Таким образом, целью настоящей работы является изучение влияния солей тяжелых металлов различной концентрации на биохимические процессы, а именно на окислительный статус, проростков пшеницы рода Triticum L., сорта Мироновская 808.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи: Осветить теоретический аспект данной темы (познакомиться с литературными источниками: статьями, параграфами учебников, научной литературой);
Провести серию экспериментов по определению влияния тяжелых металлов (Cu и Zn) на активность каталазы в проростках пшеницы.
Провести серию экспериментов по определению влияния тяжелых металлов (Zn и Cu) на скорость генерации супероксидного анион-радикала в проростках пшеницы.
Провести систематизацию, полученных в ходе экспериментов, данных (оформить результаты опытов в таблицы, построить графики);
Сделать анализ полученных результатов и написать выводы.
Предметом исследования служат проростки семян пшеницы рода Triticum L., сорта Мироновская 808. В данной работе использовались эмпирические, теоретические и практические методы исследования.
Научная новизна работы заключается в определении способности тяжелых металлов влиять на окислительный статус проростков пшеницы.
Теоретическое значение работы: полученные результаты конкретизируют представление о механизмах негативного воздействия солей тяжелых металлов на растение семейства злаковых.
Практическая значимость работы заключается в том, что материалы, отраженные в исследовательской работе, могут быть использованы в области прикладной экологии и растениеводства. пшеница минеральный металл почва