Изменение содержания ионов K⁺, Cа²⁺, Nа⁺ в листьях и корнях растений при смене реакции почвенной среды 

Ольга Зиновьевна Еремченко, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой физиологии растений и экологии почв, Пермский государственный национальный исследовательский университет (Россия, г. Пермь, ул. Букирева, 15), E-mail: eremch@psu.ru
Оксана Александровна Четина, кандидат биологических наук, доцент кафедры физиологии растений и экологии почв, Пермский государственный национальный исследовательский университет (Россия, г. Пермь, ул. Букирева, 15), E-mail: chetoks@gmail.com
Анастасия Каримовна Арисова, аспирант, Пермский государственный национальный исследовательский университет (Россия, г. Пермь, ул. Букирева, 15), E-mail: nast483@bk.ru
Наталья Дмитриевна Ванышева, магистрант, Пермский государственный национальный исследовательский университет (Россия, г. Пермь, ул. Букирева, 15), E-mail: nata98van@gmail.com 

581.1 + 585.5 

DOI

10.21685/2307-9150-2021-1-1 

Актуальность и цели. Устойчивость растений к неблагоприятным условиям определяется их биологическими особенностями и зависит от свойств почвы. Влияние рН почвенной среды на минеральное питание растений остается актуальной проблемой в связи с подкислением ранее известкованных почв и техногенным подщелачиванием. Цель исследований – определить содержание ионов Са2+, К+, Na+ в корнях и листьях пшеницы яровой (Triticum aestivum L.), ржи посевной (Secale cereale L.) и гороха посевного (Pisum sativum L.) при изменении реакции среды в дерново-подзолистой почве.
Материалы и методы. Для эксперимента использовали дерново-подзолистую почву (слой 0–10 см) с рН = 5,2. Нейтрализацию почвы (до рН = 7,3) провели путем внесения СаСО3. Для формирования щелочной среды (до рН = 8,4) добавили Na2СО3, после этого относительное содержание натрия в почве составило 0,2 %. Предварительно замоченные семена растений высадили в контейнеры с умеренно увлажненной почвой. Пшеницу и рожь выращивали в течение 8 дней, горох – в течение 18 дней. Концентрацию ионов Са2+, К+, Na+ определяли методом пламенной фотометрии после озоления сухой навески листьев и корней растений.
Результаты. При выращивании на кислой почве в листьях пшеницы и гороха установлено пониженное содержание ионов К+, возможно, это обусловлено блокировкой алюминием транспортных каналов в корневой системе. В опыте на щелочной слабозасоленной почве в пшенице и горохе также наблюдается уменьшение содержания ионов К+, связанное, по-видимому, с нарушениями процессов селективного поглощения ионов корнями. В листьях и корнях злаков на кислой и особенно на щелочной почве отмечается усиленное накопление ионов Са2+, которое можно рассматривать как реакцию приспособления к неблагоприятной среде. На фоне общего накопления ионов Na+ в листьях и корнях растений, выращенных на щелочной слабозасоленной почве, проростки ржи отличаются меньшими нарушениями Na/К обмена.
Выводы. При смене реакции среды в дерново-подзолистой почве отмечены изменения в содержании катионов, обусловленные как нарушениями минерального питания, так и адаптивными процессами в растениях. Избирательное накопление катионов свидетельствует об особенностях функционирования у растений высокоселективных каналов и переносчиков ионов. 

Ключевые слова

пшеница, рожь, горох, кислые и щелочные почвы, селективное поглощение катионов 

 Скачать статью в формате PDF

1. Иванов А. Л., Столбовой В. С., Гребенников А. М. [и др.]. Ранжирование кислых почв по приоритетности проведения известкования в Российской Федерации // Бюллетень Почвенного института имени В. В. Докучаева. 2020. Вып. 103. С. 168–187.
2. Ларионов М. В. Агрохимическая характеристика почв в пределах урбанизированных территорий Поволжья // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 3. С. 307.
3. Сабинин Д. А. Физиологические основы питания растений. М. : Изд-во АН СССР, 1955. 512 с.
4. Боталова К. И., Еремченко О. З. Содержание органических кислот в Triticum aestivum L., Secale cereale L. и Pisum sativum L. при выращивании на кислой и щелочной почвах // Вестник Воронежского государственного университета. Сер.: Химия. Биология. Фармация. 2020. № 4. С. 35–40.
5. Gassmann W., Schroeder J. I. Inward-rectifying K+-channels in root hairs of wheat (a mechanism of aluminium-sensitive low-affinity K+ uptake and membrane potential control // Plant Physiol. 1994. № 105. P. 1399–1408.
6. Amtmann A., Jelitto T. C., Sanders D. K+-Selective Inward-Rectifying Channel and Apoplastic pH in Barley Roots // Journal of Plant Physiology. 1999. Vol. 119. P. 331–338.
7. Пухальская Н. В. Проблемные вопросы алюминиевой токсичности // Агрохимия. 2005. № 8. С. 70–82.
8. Колупаев Ю. Е., Карпец Ю. В. Формирование адаптивных реакций растений на действие абиотических стрессоров. Киев : Основа, 2010. 352 с.
9. Guo R., Yang Z., Li F. [et al.]. Comparative metabolic responses and adaptive strategies of wheat (Triticum aestivum) to salt and alkali stress // ВМС Plant Biology. 2015. T. 15, № 170. URL: bmcplantbiol.biomedcentral.com
10. Latef A. A. A., Tran L. S. Impacts of Priming with Silicon on the Growth and Tolerance of Maize Plants to Alkaline Stress // Front. Plant Sci. 2016. Vol. 7.
11. Liu J., Shi D.-C. Photosynthesis, chlorophyll fluorescence, inorganic ion and organic acid accumulations of sunflower in responses to salt and salt-alkaline mixed stress // Photosynthetica. 2010. Vol. 48 (1). Р. 127–134.
12. Chen Z., Pottosin I. I., Cuin T. A. [et al.]. Root Plasma Membrane Transporters Controlling K+/Na+ Homeostasis in Salt-Stressed Barley // Plant Physiology. 2007. Vol. 145. Р. 1714–1725.
13. Bressan R. A., Hasegawa P. M., Pardo J. M. Plants use calcium to resolve salt stress // Trends Plant Sci. 1998. Vol. 3. P. 411, 412.
14. Веселов Д. С., Маркова И. В., Кудоярова Г. Р. Реакция растений на засоление и формирование устойчивости // Успехи современной биологии. 2007. Т. 127, № 5. С. 482–493.
15. Lv B. S., Li X. W., Ma H. Y. [et al.]. Differences in Growth and Physiology of Rice in Response to Different Saline-Alkaline Stress Factors // Agron. J. 2013. Vol. 105. P. 1119–1128.
16. Розенцвет О. А., Нестеров В. Н., Богданова Е. С. Структурные и физиолого-биохимические аспекты солеустойчивости галофитов // Физиология растений. 2017. Т. 64, № 4. С. 251–265.
17. Леонова Т. Г., Гончарова Э. А., Ходоренко А. В., Бабаков А. В. Солеустойчивые и солечувствительные сорта ячменя и их характеристика // Физиология растений. 2005. Т. 52, № 6. С. 876–881.