CC BY
10
УДК 631.95:631.445.2
Гребельна Н.В., астрант © Лье1еський нацюнальний аграрный утеерситет
ВПЛИВ Р1ЗНИХ ЗНАЧЕНЬ рН, СВИНЦЮ I КАДМ1Ю НА КАТ1ОННО-ОБМ1ННУ ЗДАТН1СТЬ ТА ПОВЕРХНЕВИЙ ЗАРЯД
КОРЕН1В ЯЧМЕНЮ
Об 'ектом дослгдження були кореш ячменю ярого сорту Пеяс. Коли рослини досягли початку фази кущення до культури водног було додано кадмт е концентрацп 30 мг/дм3 розчину у еиглядг CdCl2 г сеинець е концентрацп 320 мг/дм3 розчину у еиглядг РЬ(^03}2, Шд еплиеом йоте кадмт змгнний поеерхнееий заряд (О) корете I катюнно-обмтна здаттсть (КОЗ) знизились. Шд еплиеом йоте сеинцю змтний поеерхнееий заряд (О) I катюнно-обмтна здаттсть (КОЗ) корете тдеищились.
Ключовi слова: катюнно-обмтна здаттсть, поеерхнееий заряд, корет, кадмт, сеинець.
Вступ. Кадмш i свинець для рослин е елементами, яю володшть токсичною дiею. Найчастше рослини поглинають кадмш i свинець прямо-пропорцшно до 1х кшькосп в середовищ^ Будь-яю стресовi умови в кл^иш рослини спричиняють низку рiзних бiохiмiчних процеЫв, якi невластивi 1й за нормальних умов. З фiзико-хiмiчного погляду таю величини, як катюнно-обмiнна здатшсть, поверхневий заряд i площа поверхш коренiв, е одними з основних показниюв, якi визначають сорбцiйнi i транспортнi можливостi коренiв рослини [5].
Бшьшкть лiтературних джерел пiдтверджуе, що засвоення кадмiю та свинцю рослинами вщбуваеться iнтенсивнiше iз зниженням рН грунту (Алькантара та iн., 2001; Хелмi i Елгабалi, 1958). Забруднення грунив кадмiем е небезпечнiшим для рослин, яю ростуть на кислих грунтах. Кислотшсть грунту в межах рН 4,5-5,5 вважаеться одним з основних чинниюв, що тдвищуе здатшсть рослин до поглинання певного важкого металу з грунту [3].
Замiри кривих потенщометричного титрування е доречними для дослщження поверхневого заряду матерiалiв бiологiчного походження, особливо для корешв, клiтинних стiнок i листя (Йозефацюк i Шатанiк-Кльоц).
Постановка завдання. Метою даного дослщження було вивчення впливу рiзних значень водневого потенщалу i вибраних концентрацiй кадмiю i свинцю на кривi потенцiометричного титрування, на основi яких встановлено катiонно-обмiнну здатшсть корешв i залежнiсть поверхневого заряду корешв вщ рН.
Матер1али 1 методи. Для дослiдження використано кореш ячменю ярого. Рют рослин вщбувався в культурах водних з ч^ко контрольованим 1х складом i рН 7. Коли рослини досягли початку фази кущення, до культури водно! додавали кадмш в концентрацп 30 мг/дм3 розчину у виглядi CdQ2 i
© Гребельна Н.В., 2009
51
свинець в концентраци 320 мг/дм3 розчину у виглядi РЬ^03)2. Одночасно в частиш посудин рН розчину знижено до 4,5. Час шкубування в умовах стресу становив 10 дшв.
Результати дослщжень. Присутнiсть iонiв кадмiю в культурi воднiй вплинула на змiни кривих залежност поверхневого заряду вiд рН. Для корешв дослiджуваного сорту ячменю повний поверхневий заряд знижуеться тд впливом iонiв кадмiю. Не виявлено ктотних вiдмiнностей щодо кривих потенцюметричного титрування мiж коренями, якi тддавали кадмieвому стресовi з пониженим рН культури водно! i за рН 7+Cd2+ (табл.1).
1з 60-х рр. ХХст. вважаеться, що основними чинниками, яю вiдповiдають за катiонно-обмiнну здатшсть коренiв, е карбоксильнi групи [4]. Вщ'емний заряд поверхнi коренiв утворюеться в результатi дисощаци цих груп.
С припущення, що за наявност кадмiю рослини реагують пiдвищеним видшенням лимонно! кислоти. Хоча дослiдження на рослинах, що е гшеркумуляторами показали, тдвищену продуктивнiсть яблучно! кислоти i не виявляли iстотних змiн стосовно лимонно! кислоти [3]. Можливо це пов'язано iз сортом й низкою шших властивостей рослини, якi впливають на кiлькостi продуковано! кислоти в умовах, що е для не! токсичними.
Таблиця 1
Змши шд впливом кадмию катшнно-обмшно*1 здатност (КОЗ), поверхневого заряду (Q) в дослщжуваних коренях ячменю (середне з трьох
повторень)
Показник Контроль + рН7 + Cd+2 рН4,5 + Cd+2
рН4,5**
КОЗ, мМ /г 437 а*±9; Ь*±0,8 334 а±5; Ь±0,5 340 а±7,8; Ь±0,8 Q, мМ /г 595 а±12,5; Ь±1,01 464 а±6,6; Ь±0.6 468 а±6,5; Ь±0,6 *а-± стандартне вщхилення, *Ь-± достов1ршсть (95%)
Додавання до поживного середовища iонiв свинцю спричинило пiдвищення таких показниюв, як загальний поверхневий заряд i катюнно-обмiнна здатнiсть корешв (табл.2).
Таблиця 2
Змши пщ впливом свинцю: катшнно-обмшноУ здатност (КОЗ), поверхневого заряду в дослщжуваних коренях ячменю (середне з трьох
повторень, достов1ршсть ±95% )
Показник Контроль рН4,5 рН7+РЬ рН4,5+РЬ
КОЗ, мМ /г 0,546±0,12 0,537±0,29 0,594±0,004 0,604±0,01 Q, мМ /г 0,871±0,01 0,863±0,01 0,912±0,006 0,91±0,003 * Не виявлено статистично ютотних р1зниць м1ж коренями контрольними (рН 7) i тими, що росли за рН 4,5
** Не виявлено статистично штотних р1зниць м1ж коренями, яш росли за рН7+РЬ, 1 тими, що росли за рН4,5+РЬ.
Токсичш концентрацi! свинцю спричиняють порушення процесу фотосинтезу, подшу клiтини i процесу водообмшу в рослинi. Крiм того, свинець може осаджуватись у формi орто-i пiрофосфоранiв чи iнших кристалiчних форм на мембранi клiтини. Свинець також може потрапляти
52
всередину кл^ини i фжсуватись у вакуоле Ц змши у свою чергу стають причиною змши показниюв, якi дослiджувались, - загальний поверхневий заряд, катiонно-обмiнна здатшсть коренiв. Крiм того, така змша загального поверхневого заряду в присутност iонiв свинцю може спричинятись екстрагуванням пектину i (або) осiдання свинцю в кристалiчнiй формi на мембранах кл^ин.
Висновки. Дослiдження показали, що пiд впливом токсичних концентрацiй юшв кадмiю знизилась катiонно-обмiнна здатнiсть та змшний поверхневий заряд дослiджуваних корешв ячменю. Зниження катюнно-обмшно! здатност найшвидше може бути результатом блокування вiд'eмного заряду груп -COO- через юни Cd2+.
Пiдвищення катюнно-обмшно! здатност в присутностi iонiв свинцю е наслiдком мiнливостi поверхневого заряду дослщжуваних коренiв ячменю.
G кiлька основних механiзмiв, якi визначають толерантнiсть рослин до ди на них важких металiв i цi механiзми функщонують на рiвнi апопласту. 1снування рiзних механiзмiв толерантностi (дiючих найчастiше одночасно з рiзною iнтенсивнiстю, яка залежить вiд чутливостi рослини до одного металу). Унеможливлюе однозначне виявленням причин змши дослщжуваних фiзико-хiмiчних властивостей.
Л1тература
1. Козьякова Н.О. Екотоксилопчний вплив важких металiв (Cd, Pb, Cu, Zn) на систему "грунт-рослина" в умовах Полiсся i Лкостепу Укра1ни. - Кшв:: Вид-во ЛОТОС, 2002. - С. 32.
2. Кучерявий В.П. Еколопя.—Л^в: Свгг, 2000.-500 с.
3. Kabata-Pendias A., Pendias H., Biogeochemia pierwiastkow sladowych.-Warszawa, 1999.
4. Knight A.H., Crooke W.H., Nikson R.H. Cation Exchange capacities of tissues of higher and lower plants and their related uronic acid contents / Nature.- 1961. -№192.-р. 142- 144.
5. Szatanik- Kloc A., Sokolowska Z., Hrebelna N. Effect of pH under Cd-stress on surface charge of barley (Hordeum vulgareL) /Acta Agrophysica. - 2007. -№10 (2).Р. 473-482.
Summary Hrebelna N.V.
Lviv National Agrarian University Effect of pH under Cd and Pb-stress on surface charge and cation - exchange capacity of barley (HORDEUM VULGARE L)
Object of researches were roots spring barley variety Peyas. At the beginning of propagation (tillering) stage, were addicted to nutrient medium (CdCl2) in the concentration 30 mg dm nutrient medium andPb(NO3)2. in the concentration 320 mg dm3 nutrient medium . Under ions of cadmium influence, variable charge (Q) of roots were decreased. Under the influence of lead ions, the total variable charge (Q) and cation exchange capacity (CEC) of roots increased.
Стаття надшшла до редакцИ 13.04.2009
53
