Свинец против селена: российские учёные научились спасать растения от загрязнённой почвы

Российские учёные из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Института фундаментальных проблем биологии РАН и Российского государственного аграрного заочного университета выяснили, что происходит с пшеницей, когда она растёт на почвах, загрязнённых свинцом, и как на этот процесс влияет присутствие селена. Научная статья с результатами работы опубликована в издании Journal of Plant Physiology.

В последнюю сотню лет нашему виду, пожалуй, подошло бы название "Человек загрязняющий". Отходы неуёмной активности человечества отравляют воду, воздух и почвы.

Чтобы исправить ситуацию, важно знать, как именно разные виды загрязнения действуют на живые организмы. Группа российских биологов задалась вопросом о влиянии свинца на рост пшеницы.

Учёные выращивали пшеницу мягкую (Triticum aestivum) на почвах с различным уровнем загрязнения свинцом. Влажность и освещённость поддерживались на нормальном уровне.

Недавние исследования показали, что добавление в почву небольших доз селена повышает устойчивость растений к заморозкам, засухам и воздействию тяжёлых металлов. Поэтому авторам также было интересно проверить, как будет расти пшеница на почвах с разными сочетаниями концентраций свинца и селена.

Оказалось, что отравление свинцом в соотношении 50 миллиграммов на 100 граммов почвы нарушает механизм образования хлоропластов – органелл растительной клетки, которые содержат хлорофилл и делают растения зелёными. Вместо хлоропластов образуются этиопласты.

Проростки пшеницы, лишённой хлорофилла, оказались белыми. Нормальный зелёный цвет имели только кончики листьев. Разумеется, такие растения были практически не способны к фотосинтезу. И ничего удивительного, что они росли гораздо медленнее контрольной группы.

Совсем иначе сложилась судьба пшеницы, выращенной на почве, не загрязнённой свинцом, зато удобренной небольшим количеством селена. По темпам роста и увеличения биомассы она обогнала контрольную группу.

Интересно, что добавка селена нейтрализовала влияние свинца. Количество хлорофилла в подопытных ростках не уменьшилось.

Однако уже при двукратном увеличении концентрации свинца селен оказался бессилен противостоять ему. Изучение клеток растений, выращенных в таких условиях, показало не только замену хлоропластов на этиопласты, но и нарушения в структуре других жизненно важных частей клетки — цитоплазме и митохондриях . Из-за таких серьезных сбоев в развитии жизненно важных тканей эти растения практически не растут.

Из этих экспериментов учёные сделали вывод: свинец и селен влияют на меристему – ткань растений, из которой образуются новые клетки. Вот только эти два элемента оказывают на неё диаметрально противоположное действие. Селен в небольшой концентрации стимулирует развитие как отдельных фотосинтезирующих клеток, так и растения в целом. Свинец же не дает предшественникам фотосинтезирующих клеток правильно развиваться, из-за чего угнетается и рост растений. Но, если концентрация свинца достаточно низкая, добавление селена может всё исправить.

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали об искусственной почве, которая заставляет сосны расти в два раза быстрее.