vestibИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Biological Series1029-89402524-230XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1029-8940-2025-70-1-31-39vestib-952Research ArticleСтатьиВлияние обработки семян ярового ячменя микоризообразующими грибами рода Glomus на накопление 137Cs вегетативными органами растенийInfluence of spring barley seed treatment with mycorrhiza-forming fungi of the genus Glomus on 137Cs accumulation in the vegetative organs of the plants.https://orcid.org/0000-0002-1369-0093НикитинА. Н.NikitinA. N.

Никитин Александр Николаевич – канд. с/х наук, заместитель директора

ул. Академика Купревича, 2, 220141, г. Минск

ул. Федюнинского, 4, 246007, г. Гомель

Aleksander N. Nikitin – Ph. D. (Agr.), Deputy Director

4, Fedyuninski Str., 246007, Gomel

2, Academician Kuprevich Str., 220141

nikitinale@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-3311-6128ШуранковаО. А.ShurankovaO. A.

Шуранкова Ольга Александровна – науч. сотрудник

ул. Федюнинского, 4, 246007, г. Гомель

Olga A. Shurankova – Researcher

4, Fedyuninski Str., 246007, Gomel

shurankova@list.ruhttps://orcid.org/0009-0009-6443-4733ТанкевичЕ. А.TankevichE. A.

Танкевич Елена Александровна – науч. сотрудник

ул. Федюнинского, 4, 246007, г. Гомель

Elena A. Tankevich – Researcher

4, Fedyuninski Str., 246007, Gomel

elena.karpova1991@mail.ruИнститут радиобиологии НАН Беларуси; Институт микробиологии НАН БеларусиInstitute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus; Institute of Microbiology of the National Academy of Sciences of BelarusИнститут радиобиологии НАН БеларусиInstitute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of Belarus2025280120257013139Copyright © Никитин А.Н., Шуранкова О.А., Танкевич Е.А., 20252025Никитин А.Н., Шуранкова О.А., Танкевич Е.А.Nikitin A.N., Shurankova O.A., Tankevich E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestibio.belnauka.by/jour/article/view/952

Испытания ядерного оружия, штатные и аварийные выбросы радионуклидов объектами ядерного топливного цикла, с одной стороны, и продолжительный период полураспада 137Cs, с другой стороны, привели к значительному накоплению этого радиоактивного изотопа в объектах окружающей среды на обширных территориях, что оказало негативное воздействие на состояние биоты и здоровье населения. Поиск эффективных способов ограничения перехода радионуклидов в пищевые цепи и ремедиации загрязненных территорий остается актуальной задачей. Одним из факторов, влияющих на переход 137Cs из почвы в растения, является микробиом почвы. Основная гипотеза данной работы состоит в том, что развитие арбускулярной микоризы (АМ) на корневых системах растений приводит к повышению доступности изотопов цезия для корневого поглощения и увеличивает их накопление в подземных и надземных частях растений. В связи с этим цель работы – выявить роль АМ в корневом поступлении 137Cs из почвы в модельное растение.

Эксперимент поставлен в условиях микровегетационного опыта, для проведения которого в качестве модельного растения был выбран ячмень обыкновенный сорта Бурштын. Микоризацию корневой системы осуществляли с использованием инокулянта MycoApply SuperConcentrate. Результаты эксперимента позволили впервые показать связь между параметрами накопления и распределения 137Cs в растениях ячменя с уровнем развития АМ в корневой системе растения. Развитие микоризной инфекции в корневой системе ячменя привело к росту коэффициента накопления 137Cs в надземных органах ячменя в 1,8–2,6 раз по сравнению с контролем. При этом наблюдается тенденция к снижению удельной активности радионуклида в корневой системе.

Tests of nuclear weapons, routine and accidental releases of radionuclides from nuclear fuel cycle facilities, on one hand, and the long half-life decay time of 137Cs have led to significant levels of accumulation of this radioactive isotope in environmental objects in vast territories, which can have a negative impact on biota and public health. The search for effective methods to limit the transfer of radionuclides into food chains and remediate contaminated areas remains a pressing issue. One of the factors influencing the transfer of 137Cs from soil to plants is soil microbiom. The main hypothesis of this study is that developing arbuscular mycorrhizaon plant root systems leads to increasing the availability of cesium isotopes for root absorption and enhances their accumulation in underground and aboveground parts of plants. Therefore, the aim of this study was to determine the significance of arbuscular mycorrhiza in the root uptake of 137Cs from soil into a model plant.

The vegetative experiment was conducted with barley variety Burshtyn chosen as a model plant. Mycorrhization of the root system was performed using the MycoApply SuperConcentrate inoculant. The results of the experiment allowed for the first time to demonstrate the relationship between accumulation and distribution parameters of 137Cs in barley plants with the level of arbuscular mycorrhiza development in the plant root system. Developing mycorrhizal infection in the barley root system increased the transfer factor of 137Cs from soil to the aboveground organs of barley 1.8–2.6 times compared to the control.

At the same time, there is a tendency towards a decrease in the activity concentration of the radionuclide in the root system. 

арбускулярная микоризаячмень обыкновенныйпочвацезий-137коэффициент накоплениякоэффициент транслокацииarbuscular mycorrhizabarleysoilcesium-137transfer factortranslocation factorРабота выполнена при поддержке гранта БРФФИ Б16К-053.The work was supported by grant BRFFR B16K-053.ReferencesSteiner, M. The role of fungi in the transfer and cycling of radionuclides in forest ecosystems / M. Steiner, I. Linkov, S. Yoshida // Journal of Environmental Radioactivity. – 2002. – Vol. 58. – N 2–3. – P. 217–241. https://doi.org/10.1016/s0265931x(01)00067-4Steiner M., Linkov I., Yoshida S. The role of fungi in the transfer and cycling of radionuclides in forest ecosystems. Journal of Environmental Radioactivity, 2002, vol. 58, no. 2–3, pp. 217–241. https://doi.org/10.1016/S0265-931X(01)00067-4Роль химии в реабилитации сельскохозяйственных угодий, подвергшихся радиоактивному загрязнению / Н. И. Санжарова, А. А. Сысоева, Н. Н. Исамов [и др.] // Российский химический журнал. – 2005. – Т. 49, № 3. – С. 26–34.Sanzharova N. I., Sysoeva A. A., Isamov N. N., Aleksakhin R. M., Kuznetsov V. K., Zhigareva T. L. The role of che mistry in the rehabilitation of agricultural land exposed to radioactive contamination. Rossiiskii khimicheskii zhurnal [Russian Chemistry Journal], 2005, vol. 49, no. 3, pp. 26–34 (in Russian).Ehlken, S. Environmental processes affecting plant root uptake of radioactive trace elements and variability of transfer factor data: a review / S. Ehlken, G. Kirchner // Journal of Environmental Radioactivity. – 2002. – Vol. 58, N 2–3. – P. 97–112. https://doi.org/10.1016/s0265-931x(01)00060-1Ehlken S., Kirchner G. Environmental processes affecting plant root uptake of radioactive trace elements and variability of transfer factor data: a review. Journal of Environmental Radioactivity, 2002, vol. 58, no. 2–3, pp. 97–112. https://doi.org/10.1016/S0265-931X(01)00060-1Лукьянова, Е. А. Микроорганизмы глубинных хранилищ жидких радиоактивных отходов и взаимодействие их с радионуклидами: автореф. дис. … канд. биол. наук: 03.00.07 / Лукьянова Евгения Александровна; Ин-т микробиологии Рос. акад. наук. – М., 2008. – 26 с.Luk’yanova E. А. Microorganisms of deep storage facilities for liquid radioactive waste and their interaction with radionuclides. Abstract of Ph. D. diss. Moscow, 2008. 26 p. (in Russian).Lloyd, J. Bioremediation of radioactive waste: radionuclide-microbe interactions in laboratory and field-scale studies / J. R. Lloyd, J. C. Renshaw // Current Opinion in Biotechnology. – 2005. – Vol. 16, N 3. – P. 254–260. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2005.04.012Lloyd J. R., Renshaw J. C. Bioremediation of radioactive waste: radionuclide-microbe interactions in laboratory and field-scale studies. Current Opinion in Biotechnology, 2005, vol. 16, no. 3, pp. 254–260. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2005.04.012Keith-Roach, M. J. Chapter 13 Microbial interactions with radionuclides – summary and future perspectives / M. J. Keith-Roach, F. R. Livens // Radioactivity in the Environment. – 2002. – Vol. 2. – P. 383–390. https://doi.org/10.1016/S1569-4860(02)80042-0Keith-Roach M. J., Livens F. R. Chapter 13 Microbial interactions with radionuclides – summary and future perspectives. Radioactivity in the Environment, Elsevier, 2002, vol. 2, pp. 383–390. https://doi.org/10.1016/S1569-4860(02)80042-0Habte, M. Mycorrhizal fungi and plant nutrition / M. Habte // Plant nutrient management in Hawaii’s soils, approaches for tropical and subtropical agriculture / eds.: J. Silva, R. Uchida. – Manoa, U.S.A., 2000. – P. 127–131.Habte M. Mycorrhizal fungi and plant nutrition. Plant nutrient management in Hawaii’s soils, approaches for tropical and subtropical agriculture. Manoa, U.S.A., 2000, pp. 127–131.Pal, S. Arbuscular mycorrhiza: Useful tool for heavy metal bioremediation / S. Pal // International Journal of Agriculture, Environment and Biotechnology. – 2011. – Vol. 4, N 4. – P. 379–399.Pal S. Arbuscular mycorrhiza: Useful tool for heavy metal bioremediation. International Journal of Agriculture, Environment and Biotechnology, 2011, vol. 4, no. 4, pp. 379–399.Zhu, Y. Uptake of Zn by arbuscular mycorrhizal white clover from Zn-contaminated soil / Y. Zhu, P. Christie, A. S. La idlaw // Chemosphere. – 2001. – Vol. 42, N 2. – P. 193–199. https://doi.org/10.1016/s0045-6535(00)00125-9Zhu Y., Christie P., Laidlaw A. S. Uptake of Zn by arbuscular mycorrhizal white clover from Zn-contaminated soil. Chemosphere, 2001, vol. 42, no. 2, pp. 193–199. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(00)00125-9Role of plants, mycorrhizae and phytochelators in heavy metal contaminated land remediation / A. G. Khan, C. Kuek, T. M. Chaudhry [et al.] // Chemosphere. – 2000. – Vol. 41, N 1–2. – P. 197–207. https://doi.org/10.1016/s00456535(99)00412-9Khan A. G., Kuek C., Chaudhry T. M., Khoo C. S., Hayes W. J. Role of plants, mycorrhizae and phytochelators in heavy metal contaminated land remediation. Chemosphere, 2000, vol. 41, no. 1–2, pp. 197–207. https://doi.org/10.1016/S00456535(99)00412-9Potential of siderophore-producing bacteria for improving heavy metal phytoextraction / M. Rajkumar, N. Ae, M. Narasimha [et al.] // Trends in Biotechnology. – 2010. – Vol. 28, N 3. – P. 142–149. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2009.12.002Rajkumar M., Ae N., Narasimha M., Prasad V., Freitas H. Potential of siderophore-producing bacteria for improving heavy metal phytoextraction. Trends in Biotechnology, 2010, vol. 28, no. 3, pp. 142–149. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2009.12.002Dubchak, S. The role of arbuscular mycorrhizal symbiosis in 134Cs uptake by crop and wild plant species / S. Dubchak // Environmental Sciences. – 2015. – Vol. 8, N 1. – P. 175–184.Dubchak S. The role of arbuscular mycorrhizal symbiosis in 134Cs uptake by crop and wild plant species. Environmental Sciences, 2015, vol. 8, no. 1, pp. 175–184.Clint, G. M. Uptake and accumulation of radiocaesium by mycorrhizal and non-mycorrhizal heather plants / G. M. Clint, J. Dighton // New Phytologist. – 1992. – Vol. 121, N 4. – P. 555–561. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.1992.tb01125.xClint G., Dighton J. Uptake and accumulation of radiocaesium by mycorrhizal and non-mycorrhizal heather plants. New Phytologist, 1992, vol. 121, no. 4, pp. 555–561. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.1992.tb01125.xTrouvelot, A. Mesure du taux de mycorhization VA d’un systbme radiculaire. Recherche de methodes d’estimation ayant une signification fonctionnelle / A. Trouvelot, J. L. Kough, V. Gianinazzi-Pearson // Physiological and Genetical Aspects of Mycorrhizae / ed. G. S. Gianinazzi-Pearson V. – Paris, 1986. – P. 217–221.Trouvelot A., Kough J. L., Gianinazzi-Pearson V. Mesure du taux de mycorhization VA d’un systbme radiculaire. Recherche de methodes d’estimation ayant une signification fonctionnelle. Physiological and Genetical Aspects of Mycorrhizae. Paris, 1986, pp. 217–221.Smith, S. E. Mycorrhizal symbiosis / S. E. Smith, D. J. Read. – 2nd ed. – San Diego [et al.]: Academic Press, 1997. – 605 p.Smith S. E., Read D. J. Mycorrhizal symbiosis (2nd ed.). San Diego, London, New York, Boston, Sydney, Tokyo, Toronto, Academic Press, 1997. 605 p.Lasat, M. M. Potential for phytoextraction of 137Cs from a contaminated soil / M. M. Lasat, W. Norvell, L. V. Kochian // Plant and Soil. – 1997. – Vol. 195, N 1. – P. 99–106. https://doi.org/10.1023/A:1004210110855Lasat M. M., Norvell W., Kochian L. V. Potential for phytoextraction of 137Cs from a contaminated soil. Plant and Soil, 1997, vol. 195, no. 1, pp. 99–106. https://doi.org/10.1023/A:1004210110855

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