СПОСОБ ОЦЕНКИ ГАЗОУСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ
METHOD FOR EVALUATION OF PLANT GAS-RESISTANCE

Изобретение относится к области экологии и охраны окружающей среды и может быть использовано для отбора устойчивых к загрязнению атмосферы форм растений, а также для оценки степени загрязнения воздушной среды.
В настоящее время для оценки газоустойчивости растений чаще всего используется изменчивость морфологических признаков: степень деформации клеток флоэмы листа, уменьшение количества хлоропластов, площадь некрозов листовой поверхности и др. [1]. Но эти признаки не всегда являются объективными, а также не позволяют оперативно оценить устойчивость растений к атмосферным загрязнениям. В то же время известно, что воздействие на растения различных газообразных токсинов приводит к усилению гидролитических процессов, изменению интенсивности дыхания и фотосинтеза. При этом нарушается деятельность ферментных систем, изменяется белковый и углеводный обмен, усиливается транспирация [2, 3, 4].
Накоплены также сведения о том, что в растениях в условиях различных стрессовых воздействий значительно увеличивается содержание аминокислоты пролина, которая сочетает в себе защитные функции со способностью интенсивно накапливаться в вегетативных органах в неблагоприятных условиях среды. Причем наиболее устойчивые растительные формы в условиях стресса отличаются повышенным содержанием аминокислоты [5].
Используя названную закономерность, мы разработали новый объективный и оперативный способ оценки газоустойчивости растений, предусматривающий определение степени накопления свободного пролина в вегетативных органах растений /листьях и хвое/.
Для этого растительный материал /листья и хвою/ отбирают в летний период в незагрязненной /контрольной/ зоне и в районе сильного загрязнения атмосферы промышленными предприятиями или выхлопными газами автотранспорта с интенсивностью движения по трассе свыше 16 тыс. единиц в сутки.
Содержание свободного пролина определяют в двухграммовой навеске растительного материала, которую растирают в ступке с кварцевым песком в 20 мл водного раствора сульфосалициловой кислоты.
Два миллилитра фильтрата смешивают в пробирке с притертой стеклянной пробкой с 2 мл кислого нингидрина и 2 мл ледяной уксусной кислоты. Смесь выдерживают в течение одного часа на кипящей водяной бане, затем реакцию ограничивают в плотной струе холодной воды.
В пробирки с охлажденной смесью приливают по 4 мл толуола или бензола, после чего интенсивно взбалтывают до перехода оранжевой окраски в органический растворитель.
Верхний окрашенный слой сливают в кюветы /20 мм/ и с помощью фотоэлектроколориметра КФК-З или ФЭК-56М измеряют плотность окраски раствора. Экстинцию определяют на синем светофильтре с длиной волны 520 нм.
Концентрацию аминокислоты рассчитывают по калибровочной кривой, построенной на стандартных растворах пролина, и выражают в мг % на сырую массу.
По коэффициентам устойчивости, которые выражаются отношением содержания аминокислоты в пробе загрязненного района к таковому в контрольной зоне, определяют степень газоустойчивости растений. При этом выделяют три степени устойчивости: высокоустойчивые растения /коэффициенты 7,1 и выше/; среднеустойчивые /3,6-7,0/ и слабоустойчивые /3,5 и ниже/.
Нами проводилась оценка степени газоустойчивости различных видов высших растений, результаты которой приведены в таблице. При этом для оценки использованы традиционно сильноустойчивые /тополь серебристый, липа сердцевидная, жимолость лесная/, среднеустойчивые /береза бородавчатая, клен американский, рябина обыкновенная/ и слабоустойчивые виды /сосна обыкновенная, лиственница сибирская, дуб черешчатый/.
Вид растения
Содержание пролина, мг %
Коэффициент устойчивости
Группа устойчивости
контроль
зона загрязнения
Тополь серебристыйЛипа сердцевиднаяЖимолость леснаяБерезабородавчатаяРябинаобыкновеннаяКлен американскийДуб черешчатыйЛиственницасибирскаяСосна обыкновенная
12,611,912,411,411,712,013,114,113,9
92,091,699,252,462,073,244,542,344,5
7,37,78,04,65,36,13,43,03,2
сильноустойчивыйсильноустойчивыйсильноустойчивыйсреднеустойчивыйсреднеустойчиваясреднеустойчивыйслабоустойчивыислабоустойчивыйслабоустойчивый
Источники информации
1. Культиасов И.М. Экология растений. - М: Московский государственный университет, 1982. - Стр.315.
2. Сарсенбаев К.Н., Мезенцева Н.И., Полимбетова Ф.А. Влияние двуокиси серы на активность и компонентный состав свободной и связанной фракций пероксидазы проростков яровой пшеницы. / Физиология и биохимия культурных растений. - Т.15, №1, - 1983. - C.51.
3. Николаевский В.С. Биологические основы газоустойчивости растений. - Новосибирск: Наука, 1979. - с.276.
4. Веретенников А.В. Физиология растений. - М.: Академический Проспект, 2006. - Стр.445.
5. Кузнецов В.В., Шевякова Н.И. Пролин при стрессе: биологическая роль, метаболизм, регуляция // Физиология растений. - Т.46, №2, - 1999. - С.321-336.