Спосіб діагностики функціонального стану деревних рослин при техногенному забрудненні

Реферат: Спосіб діагностики функціонального стану деревних рослин при техногенному забрудненні середовища включає відбір рослинного матеріалу в екологічно сприятливій і техногенній зонах, аналіз накопичення вторинних метаболітів та встановлення підсилення пристосувальних реакцій. Вимірюють спектри відбиття препарату генеративних органів у діапазоні 350-600 нм. Визначають інтенсивність максимумів при 365-368, 450-455, 550-555 нм. При збільшенні інтенсивності цих максимумів встановлюють підвищення стійкості рослин до техногенного навантаження. UA 106695 U (54) СПОСІБ ДІАГНОСТИКИ ФУНКЦІОНАЛЬНОГО СТАНУ ДЕРЕВНИХ РОСЛИН ПРИ ТЕХНОГЕННОМУ ЗАБРУДНЕННІ UA 106695 U UA 106695 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до рослинництва, а саме вирощування деревних порід за умов техногенного забруднення навколишнього середовища. Спосіб може бути використаний для визначення толерантності деревних рослин при створенні фітоценозів, стійких до дії полютантів, та захисних смуг у промислових зонах із підвищеним рівнем антропогенного навантаження. Відомий спосіб підбору зразків верби, стійких до газоподібних забрудників, згідно з яким визначають рівень накопичення метаболіту фенольної природи (рутину) у листках по завершенні вегетаційного періоду у рослин [1]. До причин, що перешкоджають спрощенню процедури діагностики, слід віднести необхідність проведення екстракції рослинного матеріалу та визначення вмісту фенольного метаболіту за методикою із використанням хімічних реагентів. Найбільш близьким аналогом є спосіб діагностики функціонального стану рослин сосни при дії промислових полютантів, який включає відбір зразків хвої в екологічно сприятливій і техногенній зонах, визначення вмісту вторинних сполук (фенолів і терпеноїдів) та діагностику активності пристосувальних реакцій рослин за тестовими показниками [2]. Спосіб передбачає проведення двох складних процедур аналізу вторинних метаболітів різного класу, що включає підготовку рослинних екстрактів і встановлення вмісту за двома різними методиками: фенольних сполук із використанням п-нітроаніліну та терпеноїдів із застосуванням газо-рідинної хроматографії. Крім того, необхідність ідентифікації та кількісного визначення окремих компонентів у складі терпеноїдів потребує використання набору стандартів індивідуальних сполук хроматографічної чистоти, що додатково ускладнює процес діагностики. В основу корисної моделі поставлено задачу в способі діагностики функціонального стану деревних рослин при техногенному забрудненні середовища шляхом виключення операцій по підготовці рослинних екстрактів, аналізу вторинних сполук із використанням хімічних реагентів, встановлення параметрів спектрів відбиття рослинного матеріалу забезпечити спрощення визначення функціонального стану рослин. Поставлена задача вирішується тим, що у способі діагностики функціонального стану деревних рослин при техногенному забрудненні середовища, який включає відбір рослинного матеріалу в екологічно сприятливій і техногенній зонах, аналіз накопичення вторинних метаболітів та встановлення підсилення пристосувальних реакцій, згідно з корисною моделлю, вимірюють спектри відбиття препарату генеративних органів у діапазоні 350-600 нм, визначають інтенсивність максимумів при 365-368, 450-455, 550-555 нм, і при збільшенні інтенсивності цих максимумів встановлюють підвищення стійкості рослин до техногенного навантаження. Спосіб базується на загальній закономірності підвищення стійкості рослин до несприятливих чинників середовища за рахунок активації пристосувальних реакцій, пов'язаних із збільшеним накопиченням вторинних метаболітів різного класу із антиоксидантними властивостями. Такий функціональний стан характеризується знешкодженням надлишку активних форм кисню за участі антиоксидантів, що призводить до оптимізації процесів росту і збереженню продуктивності рослин, формуванню життєздатних генеративних органів за умов техногенного забруднення середовища. Підвищений рівень акумуляції вторинних метаболітів може бути встановлений за інтенсивністю аналітичних максимумів у видимому діапазоні спектрів відбиття препаратів генеративних органів (квітки, цільне насіння, насіння без оболонки). Проведення двох екстракцій при підготовці рослинного препарату до аналізу виключається. Зміни рівня накопичення вторинних метаболітів, локалізованих у рослинних тканинах, встановлюють на основі власних оптичних характеристик за однією процедурою вимірів спектрів відбиття у видимому діапазоні замість тривалих процедур підготовки і аналізу препарату за двома незалежними методиками із використанням реагентів. Тестовий показник може бути встановлений для різних тканин генеративних органів без їхнього руйнування. Можливий варіант неруйнівного експрес-аналізу цільного насіння для відбору зразків із поліпшеними господарчо-корисними властивостями та збереженням їх життєздатності. Внаслідок цього забезпечується спрощення діагностики функціонального стану рослин. Запропонований спосіб здійснюють наступним чином. Одночасно проводять відбір генеративних органів певного виду рослин одного віку в екологічно сприятливій та техногенній зонах. Заповнюють тримач для твердих зразків препаратом генеративних органів, які відібрані у техногенній зоні. Для порівняння за однаковою площею поверхні аналогічно готують препарат генеративних органів, які відібрані в екологічно сприятливій зоні. Вимірюють на спектрофотометрі спектри відбиття у діапазоні 350-600 нм. Визначають інтенсивність максимумів при 365-368, 450-455, 550-555 нм. При збільшенні 1 UA 106695 U 5 10 інтенсивності цих максимумів встановлюють підвищення стійкості рослин до техногенного навантаження. Приклад 1. Для визначення впливу техногенного забруднення проводили відбір насіння Robinia pscudoacacia L. у фазі повної зрілості в екологічно сприятливих умовах та при аеротехногенному забрудненні викидами автотранспорту. Заповнювали тримач для твердих зразків цільним насінням із техногенної зони. Для порівняння аналогічно готували препарат насіння з екологічно сприятливої зони. Отримували спектр відбиття у діапазоні 350-600 нм на спектрофотометрі Спекорд М40 з фотометричною сферою і касетою для математичної обробки даних "Data Handling І", яка дозволяє проводити процедуру згладжування спектральних кривих із виключенням випадкових шумових піків. В отриманих спектрах відбиття визначали положення максимумів (λ, нм) та величину їхньої інтенсивності (А, одиниці оптичної густини). Отримані результати наведені у таблиці 1. Таблиця 1 Варіант відбору насіння Екологічно сприятлива юна Техногенна зона 15 20 25 λ, нм 365 368 А1 1,60 1,63 λ, нм 555 А2 1,36 1,98 За положенням максимумів у спектрах відбиття проводили ідентифікацію фенольних сполук (365-368 нм) та проантоціанідинів (550-555 нм), які накопичуються у поверхневих тканинах насіння. Порівнюючи значення інтенсивностей максимумів, слід зазначити, що збільшення значення А2 на 46 % свідчило про підвищене накопичення проантоціанідинів у оболонці насіння, яке сформоване в техногенній зоні. Отже, отримані результати підтверджують діагностичну значимість тестового показника для неруйнівного експрес-аналізу підвищення стійкості рослин за рахунок підсилення пристосувальних реакцій, пов'язаних із накопиченням антиоксидантів фенольного типу, при формуванні генеративних органів рослин за дії промислових полю кіптів. Приклад 2. Аналогічно прикладу 1 проводили діагностику впливу техногенно забрудненого середовища на рослини Aesculus hippocastanum L., використовуючи індивідуальні насінини після видалення оболонки. Результати наведені у табл. 2. Таблиця 2 Варіант відбору насіння Екологічно сприятлива зона Техногенна зона 30 35 40 45 λ, нм 365 366 А1 1,02 λ, нм 450 455 А2 0,27 0,45 За положенням максимумів у спектрах відбиття встановили наявність у насінні фенольних сполук (365-366 нм) та каротиноїдів (450-455 нм). Збільшення значення А2 на 67 % підтвердило підвищене накопичення антиоксидантів каротиноїдного типу за дії несприятливих чинників середовища. Отже, отримані результати підтверджують можливість експрес-діагностики шляхом встановлення тестового показника для індивідуальних насінин. Приклад 3. Аналогічно прикладу 1 визначали функціональний стан Acer platanoides L. при аеротехногенному забрудненні, використовуючи квітки рослин, відбір яких здійснювали у фазу цвітіння. У результаті вимірів присутність фенольних сполук у квітках підтверджена наявністю максимуму при 365 нм у спектрах відбиття. Інтенсивність цього максимуму для зразків генеративних органів із техногенної та екологічно сприятливої зони становить 1,71 і 1,43, відповідно, що відповідає підвищенню стійкості рослин за рахунок активації накопичення антиоксидантів фенольного типу. Таким чином, наведені приклади підтверджують, що при здійсненні запропонованого способу досягнуто спрощення діагностики функціонального стану деревних рослин, обумовленою підсиленням пристосувальних реакцій за умов техногенно забрудненого середовища на основі тестового показника накопичення антиоксидантів різного типу в генеративних органах. Джерела інформації: 1. Патент РФ № 2094980, МПК А01Н 1/04, 1997. 2. Фуксман И.Л., Пойкадайнен Я., Шредере СМ. и др. // Экология.-1997. - № 3. - С. 213-217. 50 2 UA 106695 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Спосіб діагностики функціонального стану деревних рослин при техногенному забрудненні середовища, що включає відбір рослинного матеріалу в екологічно сприятливій і техногенній зонах, аналіз накопичення вторинних метаболітів та встановлення підсилення пристосувальних реакцій, який відрізняється тим, що вимірюють спектри відбиття препарату генеративних органів у діапазоні 350-600 нм, визначають інтенсивність максимумів при 365-368, 450-455, 550555 нм, і при збільшенні інтенсивності цих максимумів встановлюють підвищення стійкості рослин до техногенного навантаження. 10 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3