koz"Вестник Северо-Казахстанского университета имени Манаша Козыбаева"Bulletin of Manash Kozybayev North Kazakhstan University2958-003X2958-0048М. Қозыбаев атындағы СҚУ10.54596/2958-0048-2024-1-28-36koz-1360Research ArticleЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИNATURAL SCIENCESФОТОСИНТЕЗ ПРОРОСТКОВ ПШЕНИЦЫ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ НА СРЕДЕ С ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ И ПЕКТИНОМPHOTOSYNTHESIS OF WHEAT SEEDLINGS WHEN GROWN IN A MEDIUM WITH HEAVY METALS AND PECTINhttps://orcid.org/0000-0001-5176-4404СафроноваН. М.SafronovaN. M.

кафедра биологии и методики преподавания Кокшетауского университета им.Ш.Уалиханова, ассоциированный профессор, кандидат биологических наук

Кокшетау

Kokshetau

safronat@rambler.ruМустафинаА. Е.MustafinaА. Е.

Кокшетау

Kokshetau

Кокшетауский университет им. Ш. УалихановаКазахстанShokan Ualikhanov Kokshetau UniversityKazakhstan20241503202401 (61)2836Copyright © Сафронова Н.М., Мустафина А.Е., 20242024Сафронова Н.М., Мустафина А.Е.Safronova N.M., Mustafina А.Е.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.ku.edu.kz/jour/article/view/1360

Пектины благодаря своим высоким адсорбционным способностям рассматриваются как средство для очистки водоемов и почв от тяжелых металлов. В исследовании стояла цель выяснить как внесение пектинов в питательную среду будет влиять на токсичность таких тяжелых металлов как кадмий и цинк. Установлено, что кадмий в концентрации 10-4 Моль и цинк в концентрации 5 мМоль тормозили накопление биомассы растениями 10-дневных проростков твердой пшеницы (Triticum durum Desf.). Пектины смягчали этот эффект, но в незначительной степени. Кроме того, отмечалось некоторое увеличение доли корней у проростков варианта с тяжелыми металлами и пектином. Площадь листьев проростков также уменьшалась под влиянием тяжелых металлов, в наибольшей степени страдали молодые листья. Добавление пектинов негативно сказывалось на формировании листовой поверхности, отмечалось снижение этого показателя. Показано, что пектины способствуют увеличению содержания органического углерода у растений пшеницы, при этом содержание основных пигментов фотосинтеза снижается. Однако, в вариантах с пектинами фотохимическая активность хлоропластов поддерживается на более высоком уровне, чем на растворах только с тяжелыми металлами.

Pectins are considered as a means for cleaning reservoirs and soils from heavy metals due to their high adsorption properties. The aim of the study was to find out how the adding of pectins into the nutrient medium would affect the toxicity of heavy metals such as cadmium and zinc. It was found that cadmium at a concentration of 10-4 Mol and zinc at a concentration of 5 mMol inhibited the accumulation of biomass by plants of 10-day durum wheat seedlings (Triticum durum Desf.). Pectins mitigated this effect, but to a small extent. In addition, there was a slight increase in the proportion of roots in seedlings of the variant with heavy metals and pectin. The leaf area of the seedlings also decreased under the influence of heavy metals, young leaves suffered the most. The addition of pectins had a negative effect on the formation of the leaf surface, and a decrease in this indicator was noted. It has been shown that pectins contribute to an increase in the content of organic carbon in wheat plants, while the content of the main pigments of photosynthesis decreases. However, in variants with pectins, the photochemical activity of chloroplasts is maintained at a higher level than in solutions with heavy metals only.

яблочный пектинтяжелые металлытвердая пшеницафотосинтезapple pectinheavy metalsdurum wheatphotosynthesisReferencesДонченко Л.В., Фирсов Г.Г. Пектин: основные свойства, производство и применение. - М.: ДеЛи принт, 2007. - 276 с.Donchenko L.V., Firsov G.G. Pektin: osnovnye svojstva, proizvodstvo i primenenie. - M.: DeLi print, 2007. - 276 s.Chand A., Chand P., Khatri G.G., Paudel D.R. (2021). Enhanced removal efficiency of arsenic and copper from aqueous solution using activated Acorus calamus based adsorbent. Chem. Biochem. Eng. Q., 35 (3), 279-293.Chand A., Chand P., Khatri G. G., Paudel D. R. (2021). Enhanced removal efficiency of arsenic and copper from aqueous solution using activated Acorus calamus based adsorbent. Chem. Biochem. Eng. Q., 35 (3), 279-293.Shakoor, M.B., Niazi, N.K., Bibi I., Shahid M., Sharif, F., Bashir, S., Shaheen, S.M., Wang, H., Tsang, D.C.W., Ok, Y.S., Rinklebe, J. (2018). Arsenic removal by natural and chemically modified watermelon rind in aqueous solutions and groundwater. Sci. Total Environ., 645 1444. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.07.218Shakoor, M.B., Niazi, N.K., Bibi I., Shahid M., Sharif, F., Bashir, S., Shaheen, S.M., Wang, H., Tsang, D.C.W., Ok, Y.S., Rinklebe, J. (2018). Arsenic removal by natural and chemically modified watermelon rind in aqueous solutions and groundwater. Sci. Total Environ., 645 1444. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.07.218Jakybik-Kolon, A., Bok-Badura, J., Karorn, K., Mitko, K.; Milewski, A. (2017). Hybrid pectin-based biosorbents for zinc ions removal. Carbohydr. Polym., 169, 213-219.Jakybik-Kolon, A., Bok-Badura, J., Karorn, K., Mitko, K.; Milewski, A. (2017). Hybrid pectin-based biosorbents for zinc ions removal. Carbohydr. Polym., 169, 213-219.Tarmizi, A.N.M., Ismail, N., Ahmad, H. (2018). Preliminary study on heavy metal removal and turbidity reduction from groundwater by using apple pectin (bioflocculant). Int. J. Environ. Eng., 9, 271-281.Tarmizi, A.N.M., Ismail, N., Ahmad, H. (2018). Preliminary study on heavy metal removal and turbidity reduction from groundwater by using apple pectin (bioflocculant). Int. J. Environ. Eng., 9, 271-281.Karim, A.; Raji, Z.; Karam, A.; Khalloufi, S. (2023). Valorization of fibrous plant-based food waste as biosorbents for remediation of heavy metals from wastewater - A Review. Molecules, 28, 4205. https://doi.org/10.3390/molecules28104205Karim, A.; Raji, Z.; Karam, A.; Khalloufi, S. (2023) Valorization of fibrous plant-based food waste as biosorbents for remediation of heavy metals from wastewater - A Review. Molecules, 28, 4205. https://doi.org/10.3390/molecules28104205Щербина И.А., Касьянов П.Ф., Бояр Е.В. Об определении площади листьев различных видов пшеницы // Биологические науки. - 1985. - № 5. - С. 105-108.Shcherbina I.A., Kas'yanov P.F., Boyar E.V. Ob opredelenii ploshchadi list'ev razlichnyh vidov pshenicy // Biologicheskie nauki. - 1985. - № 5. - S. 105-108.Третьяков Н.Н., Карнаухова Т.В., Паничкин Л.А. Практикум по физиологии растений. - М.: Агропромиздат, 1990. - С. 109-113.Tretyakov N.N., Karnauhova T.V., Panichkin L.A. Praktikum po fiziologii rastenij. - M.: Agropromizdat, 1990. - S. 109-113.Фотосинтез: Методические рекомендации к лабораторным занятиям, задания для самостоятельной работы и контроля знаний студентов / Авт.-сост. Л.В. Кахнович. - Мн.: БГУ, 2003. - 88 с.Fotosintez: Metodicheskie rekomendacii k laboratornym zanyatiyam, zadaniya dlya samostoyatel'noj raboty i kontrolya znanij studentov / Avt.-sost. L.V. Kahnovich. - Mn.: BGU, 2003. - 88 s.Аликов Х.К. Фотоколориметрический метод определения содержания углерода в листьях мокрым сжиганием в хромовой смеси // Методы комплексного изучения фотосинтеза. Вып. 2. - Л., 1983. - С. 6-14.Alikov Kh.K. [Photocolorimetric method for determining the carbon content in leaves by wet burning in a chrome mixture]. Metody kompleksnogo izucenija fotosinteza [Methods of complex study of photosynthesis. Iss. 2]. Leningrad, 1983, pp. 6-14. (In Russ.).Серегин И.В., Иванов В.Б. Физиологические аспекты токсического действия кадмия и свинца на высшие растения // Физиология растений. - 2001. - Т. 48. - № 4. - С.606-630.Seregin I.V., Ivanov V.B. Fiziologicheskie aspekty toksicheskogo dejstviya kadmiya i svinca na vysshie rasteniya // Fiziologiya rastenij. - 2001. - T. 48. - № 4. - S.606-630.Нестерова А.Н. Действие тяжелых металлов на корни растений. 1. Поступление свинца, кадмия и цинка в корни, локализация металлов и механизмы устойчивости растений // Биол. науки. - 1989. № 9. - С. 72-86.Nesterova A.N. Dejstvie tyazhelyh metallov na korni rastenij. 1. Postuplenie svinca, kadmiya i cinka v komi, lokalizaciya metallov i mekhanizmy ustojchivosti rastenij // Biol. nauki. 1989. № 9. S. 72-86.Репкина Н.С., Нилова И.А., Казнина Н.М. Сравнительный анализ воздействия избытка цинка на рост побега Sinapis alba L. и Brassica juncea (L.) Czern. // Труды Карельского научного центра Российской академии наук. - 2022. - № 7. - С. 85-91.Repkina N.S., Nilova I.A., Kaznina N.M. Sravnitel'nyj analiz vozdejstviya izbytka cinka na rost pobega Sinapis alba L. i Brassica juncea (L.) Czern. // Trudy Karel'skogo nauchnogo centra Rossijskoj akademii nauk. - 2022. - № 7. - S. 85-91.Punz W.F., Sieghardt H. (1993). The response of roots of herbaceous plant species to heavy metals. Environ. Exp. Bot, 33, 85-98.Punz W.F., Sieghardt H. (1993). The response of roots of herbaceous plant species to heavy metals. Environ. Exp. Bot, 33, 85-98.Корнилов, А.А. Размеры листьев как показатель условия развития пшеницы // Доклады АН СССР. - 1951. - №4. - 23 с.Kornilov, A.A. Razmery list'ev kak pokazatel' usloviya razvitiya pshenicy // Doklady AN SSSR. - 1951. - №4. - 23 s.Венжик Ю.В., Титов А.Ф., Холопцева Е.С., Таланова В.В. Раздельное и совместное действие низкой температуры и кадмия на некоторые физиологические показатели пшеницы // Труды Карельского научного центра РАН. - 2015. - № 12. - С. 23-34.Venzhik Yu.V., Titov A.F., Holopceva E.S., Talanova V.V. Razdel'noe i sovmestnoe dejstvie nizkoj temperatury i kadmiya na nekotorye fiziologicheskie pokazateli pshenicy // Trudy Karel'skogo nauchnogo centra RAN. - 2015. - № 12. - S. 23-34.Батова, Ю.В., Казнина, Н.М., Лайдинен, Г.Ф., Титов, А.Ф. Влияние кадмия на некоторые физиологические процессы у растений тимофеевки луговой (Phleum pratense L.) // Труды Карельского научного центра РАН. - 2013. - С. 52-58.Batova, Yu.V., Kaznina, N.M., Lajdinen, G.F., Titov, A.F. Vliyanie kadmiya na nekotorye fiziologicheskie processy u rastenij timofeevki lugovoj (Phleum pratense L.) // Trudy Karel'skogo nauchnogo centra RAN. - 2013. - S. 52-58.Meunier, N.; Blais, J.-F.; Tyagi, R.D. (2004). Removal of heavy metals from acid soil leachate using cocoa shells in a batch counter-current sorption process. Hydrometallurgy, 73, 225-235.Meunier, N.; Blais, J.-F.; Tyagi, R.D. (2004). Removal of heavy metals from acid soil leachate using cocoa shells in a batch counter-current sorption process. Hydrometallurgy, 73, 225-235.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.