Воздействия токсикантов на растения in vivo

Материалы и оборудование: стеклянные лабораторные опрыски-

ватели, изоляторы, растения в горшочках, соли тяжелых металлов, спирт, резиновые перчатки, респираторы, халаты, пинцеты, зажимы, мерные цилиндры, стеклянные стаканы на 100, 200, 500 мл, дистиллированная вода, маркеры.

У растений проявляется генетически обусловленная видовая и сортовая специфика по накоплению токсикантов в продукции. Например, отмечено, что накопление кадмия у салата разных сортов различалось более чем в 300 раз. Наблюдается специфика накопления тяжелых металлов в различных органах растений. Концентрация тяжелых металлов уменьшается в следующем направлении: корни ® стебли ® листья ® плоды ® семена, исключения встречаются редко. Элементы химического состава семян проявляют постоянство и находятся под сильным генетическим контролем, а соотношение химических элементов соответствует потребности проростка гетеротрофа. Отмечено, что растения имеют физиологические механизмы, делающие их толерантными к токсичности металла. Они не связаны с поглощением, но связаны с внутренней детоксикацией. Выделяют три основные стратегии накопления тяжелых металлов растениями в зависимости от их содержания в почве (рис. 1, 2, 3).

1. Аккумуляторы – растения, у которых наблюдается накапливание тяжелых металлов в надземной части при высоком или низком их содержании в почве.

Рис. 1. Аккумуляторы: Кр – концентрация тяжелых металлов в растении;

Кп – концентрация тяжелых металлов в почве.

2. Индикаторы – растения, у которых концентрация тяжелых металлов в надземной части прямо связана с их концентрацией в почве.

Рис. 2. Индикаторы: Кр и Кп – то же, что и на рис.1.

3. Эксклюдеры – растения, у которых концентрация тяжёлых металлов в побегах поддерживается постоянно низкой в широком ранге почвенных концентраций до критического значения в почве.

Рис. 3. Эксклюдеры: Кр и Кп –то же, что и на рис. 1.

У аккумуляторов местами детоксикации служат побеги, у эксклюдеров – корни. Абсолютные металлоденты, накапливающие металлы в себе, даже при низком содержании в почве, являются аккумуляторами, а те, которые разделяются на толерантные и нетолерантные рассы, на загрязненных почвах часто ведут себя как эксклюдеры. Для каждого тяжелого металла существует свой механизм детоксикации, и устойчивость к одному тяжелому металлу не связана с устойчивостью к другому. Возможны следующие механизмы защиты от действия тяжёлых металлов в растениях:

1) образование сложных соединений с различными органическими веществами;

2) накопление в вакуолях;

3) удаление через клеточную стенку (мембранный транспорт).

При изучении естественных популяций частота встречаемости устойчивых растений приблизительно равна 2 шт/1000 (2%). Причиной появления их могут быть мутации, однако вследствие жесткого давления отбора эти формы могут размножаться за 1–2 поколения. Установлена наследственность детерминирования накопления металлов для каждого экотипа.