Реализация раннего этапа онтогенеза сосны обыкновенной на фоне токсичных концентраций ионов меди

Исследовали воздействие ионов меди (0-50 мкМ) на посевные качества семян сосны обыкновенной, рост и развитие сеянцев на ювенильном этапе онтогенеза, а также на содержание основных фотосинтетических пигментов в ассимилирующих органах. Установлено, что прорастание семян сосны обыкновенной не может являться достоверным критерием оценки токсичности ионов меди из-за высокой устойчивости к тяжелым металлам процесса прорастания. Показано, что даже при минимальной концентрации ионов меди в питательной среде (15,6 нМ) сеянцы сосны способны их интенсивно поглощать и аккумулировать в надземных органах, что позволяет удовлетворить физиологическую потребность в данном элементе. Обнаружена высокая корреляция содержания ионов меди как в корневой системе, так и надземных органах с испытанными концентрациями CuSO, что позволяет отнести сосну обыкновенную к типичным индикаторам данного металла. Ингибирующее воздействие ионов меди на рост и развитие сеянцев наблюдалось во всем диапазоне испытанных концентраций и проявлялось в значительном снижении массы и средних размеров органов сеянцев. При воздействии 5 мкМCu ²+регистрировалось 40%-ное ингибированиероста главного корня, а при 10 мкМ - 80%. Доказано, что значительное (10%) снижение содержания воды в органах сеянцев может служить достоверным индикатором их гибели, несмотря на отсутствие визуально различимых признаков обезвоживания. Показано, что концентрации 20 мкМ CuSO и выше являются летальными для сеянцев сосны обыкновенной. Хроническое воздействие ионов меди сопровождается развитием хлороза в хвое, но не в семядолях сеянцев, о чем свидетельствуют результаты исследования содержания основных фотосинтетических пигментов.

The copper effect (0, 0.32, 1, 2.5, 5, 10, 20, 25, 50 uM CuSO4), which ranks first among metal-ligand complexes (Irving-Williams series), on the sowing qualities of seeds, Scots pine seedlings growth and development on early ontogenetic stage (within six weeks), as well as the content of the main photosynthetic pigments in cotyledons and needles are investigated. The population of data denotes high sensitivity of Scots pine seedlings to copper ions chronic exposure. It was found that Scots pin seeds germination cannot be a reliable assessment criterion of copper toxicity, due to high resistance of seed germination. It was shown that Scots pine seedlings are able to incept and accumulate in aboveground organs copper ions even with such minimal concentration (15.6 nM) in the nutrient solution, which can satisfy a physiological requirement in this metal. A strong correlation was found between copper contents in root system and aboveground organs with CuSO4 concentrations, which permit to use Scots pines seedlings as a typical indicator of this metal. The inhibitory effect of copper ions on the Scots pine seedlings growth and development was observed in the entire range of tested concentrations and expressed in a significant reduction of seedlings weight and average dimensions. When exposed to 5 uM Cu2+, 40% inhibition of the taproot growth was recorded, and at 10 uM – 80%, which can significantly limit the natural regeneration of Scots pine even on moderately copper contaminated soils. It is proved that a significant (10%) reduction in the water content in the seedlings organs can serve a good indicator of their death, despite a lack of visually distinct signs of dehydration. It was shown that the concentration of 20 uM CuSO4 and higher are lethal for Scots pine seedlings growing in hydroponic culture. Chronic exposure to copper ions is accompanied by the needles chlorosis, but not by seedlings cotyledons, as exemplified by the main photosynthetic pigments content.