Спосіб визначення акумуляції нікелю рослинами

Спосіб визначення акумуляції нікелю рослинами кукурудзи, що включає вирощування рослин в присутності та відсутності солі нікелю, обробку рослинної тканини розчином диметилгліоксиму та діагностику акумуляції металу за оптичними параметрами препарату у видимім діапазоні, який відрізняється тим, що вимірюють спектри відбиття дослідних і контрольних рослин в діапазоні 450-600 нм, за наявності максимуму при 540-545 нм розраховують різницю оптичної густини препарату дослідних рослин відносно контрольних і при зростанні величини цього показника встановлюють підвищення металакумулюючої здатності рослин. Винахід стосується рослинництва, а саме вирощування рослин за наявності сполук нікелю у середовищі. Спосіб може бути використаний в технологіях фіторемедіації природних середовищ, які забруднені нікелем техногенного походження, а також для відбору рослин з підвищеною стійкістю до техногенного впливу металу. Відомий спосіб визначення акумуляції нікелю рослинами, згідно з яким оцінку проводять гістохімічним методом після обробки рослинних тканин аналітичним реагентом [1]. До причин, що перешкоджають підвищенню достовірності діагностики, слід віднести відсутність кількісних параметрів, які визначають акумуляцію металу в рослинному препараті. Найбільш близьким до об'єкта, що заявляється, є спосіб визначення акумуляції нікелю рослинами [2], що включає вирощування рослин в присутності та відсутності солі нікелю, обробку рослинної тканини розчином диметилгліоксиму та діагностики акумуляції металу за оптичними параметрами препарату у видимім діапазоні. Відомий спосіб передбачає, що після вирощування рослин і обробки рослинних тканин розчином аналітичного реагенту операцію діагностики акумуляції металу проводили на основі мікроскопічного аналізу, мікрофотографування за допомогою відеокамери, а підвищення металакумулюючої здатності рослин встановлювали візуально за зростанням інтенсивності забарвлення препарату. Проведення діагностики шляхом суб'єктивної візуальної оцінки не дозволяє встановити кількісні об'єктивні значення діагностичного показника залежно від діючої дози нікелю. В основу винаходу поставлено задачу у способі визначення акумуляції нікелю рослинами шляхом встановлення параметрів спектру відбиття рослинного препарату забезпечити підвищення достовірності діагностики металакумулюючої здатності рослин. Поставлена задача вирішується тим, що у способі, який включає вирощування рослин в присутності та відсутності солі нікелю, обробку рослинної тканини розчином диметилгліоксиму та діагностику акумуляції металу за оптичними параметрами препарату у видимім діапазоні згідно з винаходом вимірюють спектри відбиття препаратів дослідних і контрольних рослин в діапазоні 450-600нм, за наявності максимуму при (19) UA (11) 81416 (13) C2 (21) a200500099 (22) 04.01.2005 (24) 10.01.2008 (72) ФЕДЕНКО ВОЛОДИМИР САВЕЛІЙОВИЧ, UA, СТРУЖКО ВІКТОР СТЕПАНОВИЧ, UA, ЛЕМЕНТА ІРИНА ВАСИЛІВНА, UA (73) ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, UA (56) Seveme B.C. Nickel accumulation by Hybanthus floribundus // Nature. 1974.-V.248.-P.807-808. Серегин И.В., Кожевникова А.Д., Казюмина Е.М., Иванов В.Б. Токсическое действие и распределение никеля в корнях кукурузы // Физиология растений.-2003.-Т. 50, №5.-С.793-800. 3 540-545нм розраховують різницю оптичної густини препарату дослідних рослин відносно контрольних і при зростанні величини цього показника встановлюють підвищення металакумулюючої здатності рослин. Дослідними рослинами вважають рослини, які вирощені в присутності солі нікелю, а контрольними рослинами - рослини, які вирощені при відсутності сполук металу. Встановлення оптичних характеристик рослинного препарату проводять за сукупністю параметрів спектрів відбиття, які визначають інструментальним методом замість суб'єктивної візуальної оцінки, внаслідок чого забезпечується підвищення достовірності діагностики металакумулюючої здатності рослин. Заявлений спосіб здійснюється наступним чином. Одночасно вирощують дослідні рослини в присутності солі нікелю і контрольні рослини при відсутності сполук металу. Проводять обробку коренів рослин розчином диметилгліоксиму. Заповнюють тримач для твердих зразків коренями дослідних рослин. Аналогічно готують препарат для контрольних рослин. Вимірюють на спектрофотометрі спектри відбиття препаратів в діапазоні 450-600нм. За наявності максимуму при 540-545нм розраховують різницю оптичної густини препарату дослідних рослин відносно контрольних і при зростанні величини цього показника встановлюють підвищення металакумулюючої здатності рослин. Приклад 1. Для оцінки акумуляції нікелю пророщували насіння кукурудзи гібриду Кадр 267 MB в рулонах фільтрувального паперу на 2,5·105 моль/л розчині нітрату нікелю та воді (контроль) при однаковій кількості тест-рослин (n=30) та об'ємі живильного розчину (200мл). По завершенні (7діб) проводили протягом 5 хвилин обробку коренів 5 рослин дослідного варіанту в 20мл 1%-го розчину диметилгліоксиму в 1,5%-му розчині NaOH, який приготовано на 0,05моль/л розчині бури. Аналогічно проводили обробку коренів контрольних рослин. Заповнювали тримач для твердих зразків коренями дослідних рослин. Для порівняння аналогічно готували препарат коренів контрольних рослин. На спектрофотометрі Спекорд М40 з фотометричною кулею проводили виміри спектрів відбиття в режимі оптичної густини підготовлених препаратів дослідних і контрольних рослин в діапазоні 450-600нм. В спектрі відбиття препарату дослідних рослин відзначали максимум при 540нм (lмакс) з оптичною густиною 0,58 комплексної сполуки диметилгліоксиміну нікелю, що утворюється in vivo і обумовлює червоне забарвлення оброблених аналітичним реагентом тканин кореня. В спектрі препарату контрольних рослин цей максимум був відсутній, а оптична густина при 540нм дорівнювала 0,47. Різниця оптичної густини (DА) препаратів дослідних і контрольних рослин склала 0,11. Для підтвердження змін фізіологічного стану паралельно визначали загальноприйняті показники - індекс толерантності як приріст головного кореня дослідних рослин відносно 81416 4 контролю (I=99,8%) та відношення довжини пагона до довжини головного кореня (Iп/Iк=0,366). Приклад 2. Аналогічно прикладу 1 визначали акумуляцію металу при концентрації Ni2+ 1×104 моль/л за спектральними (lмакс=545нм, DА=0,17) та фізіологічними показниками (І=55,6%, Iп/Iк=0,703). Приклад 3. Аналогічно прикладу 1 визначали акумуляцію металу при концентрації Ni2+ 2×104 моль/л за спектральними (lмакс=542нм, DА=0,35) та фізіологічними показниками (І=36,6%, Iп/Iк=0,918). Приклад 4. Аналогічно прикладу 1 визначали акумуляцію металу при концентрації Ni2+ 5·104 моль/л за спектральними (lмакс=543нм, DА=0,50) та фізіологічними показниками (І=36,7%, Iп/Iк=1,031). Приклад 5. Аналогічно прикладу 1 визначали акумуляцію металу при концентрації Ni2+ 1×103 моль/л за спектральними (lмакс=544нм, DА=0,60) та фізіологічними показниками (І=26,7%, Iп/Iк=1,011). Аналізуючи результати, які наведені в прикладах 1-5, слід зазначити суттєвий корелятивний зв'язок параметра АА з діючою дозою нікелю (R=0,914, р=0,01), що підтверджує підвищення металакумулюючої здатності рослин при зростанні величини діагностичного показника. Кількісний зв'язок параметра DА з індексом толерантності (R=-0,906, р=0,01), відношенням Iп/Iк= (R=0,933, р=0,01) свідчить, що реалізація бар'єрної функції рослин-елімінаторів, до яких належить тест-об'єкт, за рахунок металакумулюючої здатності призводить до зменшення токсичного впливу металу на розвиток надземної частини. Таким чином, наведені приклади підтверджують, що при здійсненні заявленого способу досягнуто підвищення достовірності виміру діагностичних показників при встановленні акумуляції нікелю рослинами. Джерела інформації: 1. Seveme B.C. Nickel accumulation by Hybanthus floribundus // Nature. 1974.-V.248.-P.807808. 2. Серегин И.В., Кожевникова А.Д., Казюмина Е.М., Иванов В.Б. Токсическое действие и распределение никеля в корнях кукурузы // Физиология растений.-2003.-Т. 50, №5.-С.793-800.