Влияние обработки семян ярового ячменя микоризообразующими грибами рода Glomus на накопление ¹³⁷Cs вегетативными органами растений

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.

1. Steiner, 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)00067-4

2. Роль 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.

3. 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)00060-1

4. Лукьянова, 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.

5. 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.2005.04.012

6. Keith-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)80042-0

7. Habte, 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.

8. 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.

9. 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)00125-9

10. Role 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)00412-9

11. Potential 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.2009.12.002

12. Dubchak, 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.

13. 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.x

14. Trouvelot, 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.

15. Smith, S. E. Mycorrhizal symbiosis / S. E. Smith, D. J. Read. – 2nd ed. – San Diego [et al.]: Academic Press, 1997. – 605 p.

16. 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:1004210110855