СПОСОБ ОЦЕНКИ ГАЗОУСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ Российский патент 2009 года по МПК A01G7/00 

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 серебристый
Липа сердцевидная
Жимолость лесная
Береза
бородавчатая
Рябина
обыкновенная
Клен американский
Дуб черешчатый
Лиственница
сибирская
Сосна обыкновенная 12,6
11,9
12,4
11,4
11,7
12,0
13,1
14,1
13,9 92,0
91,6
99,2
52,4
62,0
73,2
44,5
42,3
44,5 7,3
7,7
8,0
4,6
5,3
6,1
3,4
3,0
3,2 сильноустойчивый
сильноустойчивый
сильноустойчивый
среднеустойчивый
среднеустойчивая
среднеустойчивый
слабоустойчивыи
слабоустойчивый
слабоустойчивый

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.

Способ относится к области экологии и охраны окружающей среды. В способе отбирают вегетативные органы - листья и хвою различных видов растений в незагрязненной и сильнозагрязненной выхлопными газами автотранспорта и промышленными выбросами зонах. Образцы анализируют на содержание свободного пролина с последующим вычислением коэффициентов устойчивости, равных отношению содержания аминокислоты в пробе загрязненного района к содержанию в контрольной зоне. Затем определяют степень газоустойчивости растений, при этом выделяют три степени устойчивости: высокоустойчивые растения с коэффициентом устойчивости 7,1 и выше; среднеустойчивые с коэффициентом 3,6-7,0 и слабоустойчивые с коэффициентом устойчивости 3,5 и ниже. Способ позволяет провести объективную оценку устойчивости растений к техногенному загрязнению атмосферного воздуха. 1 табл.

Способ оценки газоустойчивости растений, отличающийся тем, что вегетативные органы, листья и хвою различных видов растений, отобранные в незагрязненной и сильнозагрязненной выхлопными газами и промышленными выбросами зонах, анализируют на содержание свободного пролина с последующим вычислением коэффициентов устойчивости, выраженных отношением содержания аминокислоты в пробах загрязненного района к таковому в контрольной зоне, а затем определяют степень газоустойчивости растений, при этом выделяют три степени устойчивости: высокоустойчивые растения с коэффициентом 7,1 и выше; среднеустойчивые с коэффициентом в диапазоне от 3,6 до 7,0 и слабоустойчивые с коэффициентом 3,5 и ниже.