КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ВЛИЯНИЯ ПРОДУКТОВ ТРАНСФОРМАЦИИ
ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ ОТРАВЛЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ НА РАСТЕНИЯ асп. С. Огородникова
Научные интересы: экология, физиология растений В России и за рубежом наработано большое количество химического оружия и перед мировым сообществом встала проблема его уничтожения. Зарин и зоман относятся к фосфорсодержащим отравляющим веществам и являются производными метилфосфоновой кислоты. Они проявляют нервно-паралитическое действие по отношению к животным, блокируя фермент холинэстеразу. Попадая в окружающую среду, отравляющие вещества подвергаются трансформации в результате различных химических реакций. При разложении зарина в атмосфере, воде и почве образуется изопропиловый эфир метилфосфоновой кислоты и фтористый водород. Зоман в атмосфере не разлагается, а в почве и воде основными продуктами его деструкции являются пинаколиновый эфир метилфосфоновой кислоты и фтористый водород. В жестких условиях зарин и зоман гидролизуются с образованием метилфосфоновой кислоты [1]. Метилфосфоновая кислота лежит в основе многих фосфорсодержащих пестицидов, применяемых в качестве гербицидов, дефолиантов, десикантов, инсектицидов, акарицидов, зооцидов и фунгицидов. Данные о влиянии метилфосфоновой кислоты на растения в литературе отсутствуют, поэтому целью работы было изучить действия низких концентраций фосфонатов на физиологические характеристики растений. В качестве модели метилфосфоновой кислоты использовали наиболее близкий по структуре гербицид – глифосат (N-фосфонометилглицин). Глифосат является контактным гербицидом, обладающим системным действием и применяется в качестве избирательного и сплошного гербицида для борьбы с одно- и многолетними сорными растениями. Действие на семена не обнаружено, в его присутствии проросток развивается нормально, но последующий его рост полностью прекращается [2]. Первичный молекулярный механизм действия глифосата заключается в ингибировании фермента биосинтеза ароматических аминокислот – 5-енолпирувилшикимат-3-фосфатсинтазы [5]: Ароматические аминокислоты выполняют важную роль в клеточном метаболизме, они входят в состав белков и служат исходными соединениями для метаболизма фенилпропаноидов – «массовой продукции», образующейся в процессе роста растения. В их состав входят пигменты и полимер клеточных стенок – лигнин [4]. Однако действие на растения оказывает не только N-фосфонометилглицин, но и поверхностно-активные вещества (ПАВ), входящие в состав глифосата. Опыты по изучению влияния глифосата на растения проводили в климатической камере, при температуре 20/15 °С (день/ночь) и влажности 70 %. Растения ячменя сорта Новичок выращивали на водной культуре по методу Ингестада [7]. Для работы использовали глифосат фирмы Монсанто, содержащий 36 % действующего вещества и 12 % ПАВ. Из гербицида были приготовлены растворы с концентрациями N-фосфонометилглицина 0.01; 5·10–3; 5·10–4; 5·10–5; 5·10–6 моль/л. Обработку проводили однократно на 13-й день после посадки, когда растения находились в фазе 3-4 листьев. Образцы для определения пигментов и биомассы растений отбирали через неделю после обработки. Полученные данные обрабатывали с использованием стандартных статистических методов [3]. Глифосат в концентрации ниже 5·10–5 моль/л не вызывал значительных изменений в приросте биомассы (см. рисунок). Дальнейший рост и развитие растений не нарушались, растения переходили к фазе кущения. Увеличение дозы глифосата до 5·10–4-0.01 моль/л приводило к снижению прироста. При обработке растворами с содержанием вещества 5·10–3 и 0.01 моль/л рост ячменя прекращался. Растения теряли тургор, листья желтели и кончики листьев начинали сохнуть. Выявленные эффекты сохраняются и при пересчете данных на сухую массу. В растениях, обработанных растворами глифосата в концентрациях 5·10–4-0.01 моль/л снижалось содержание сухого вещества (табл. 1). Изменение величины показателя корни/побеги указывает на то, что рост корней был более чувствительным к действию глифосата. Изучение пигментного комплекса показало, что обработка глифосатом в концентрациях 5·10–6-5·10–4 моль/л не вызывала существенных изменений в содержании пигментов и их соотношении (табл. 2), а увеличение концентраций до 5·10–3 и 0.01 моль/л приводило к значительному снижению уровня хлорофиллов, что связано с подавлением их синтеза. Содержание каротиноидов также уменьшалось, но в меньшей степени, что объясняется большей химической устойчивостью их молекул. Таким образом, проведенные исследования показали, что низкие концентрации глифосата, на несколько порядков меньше летальной дозы, также приводят к нарушению развития растений, снижению накопления биомассы, уменьшению содержания пигментов. ЛИТЕРАТУРА 1. Александров В.Н., Емельянов В.И. Отравляющие вещества. М., 1990. 320 с. 2. Захаренко В.А. Гербициды. М., 1990. 240 с. 3. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высшая школа, 1973. 343 с. 4. Мельников Н.Н. Пестициды. М.: Химия, 1987. 712 с. 5. Федтке К. Биохимия и физиология действия гербицидов. М., 1985. 223 с. 6. Шлык А.А. Определение хлорофиллов и каротиноидов в экстрактах зеленых листьев // Биохимические методы в физиологии растений М.: Наука, 1971. С. 154-171. 7. Ingestad T. A definition of optimum nutrient requirements in birch seedlings // Physiol. Plant., 1971. Vol. 24, f. 1. P. 118-125.
Логотип -
Начало -
Общие
сведения -
Структура -
Научная деятельность 3537 посещений с 03.12.2002 |