Crops' heavy metal stress reduction through the usage of selenium on early stages of ontogeny | Использование селена для снижения стресса, вызванного тяжелыми металлами, у зерновых культур на ранних этапах онтогенеза

Russian. Известно, что высокие концентрации тяжелых металлов (ТМ) в почве вызывают стресс у культурных растений. В лабораторных условиях изучалась стресс-резистентность яровых зерновых культур – мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) сортов Тризо, Кинельская 59, Фаворит и ячменя (Hordeum vulgare L.) сортов Сурский фаворит, Одесский 100, Аннабель - к действию свинца и кадмия. Семена, проращивавшиеся в течение 14 дн., обрабатывали растворами уксуснокислого свинца (50 мг/л), сульфата кадмия (3 мг/л), селената натрия (СН) (2 мг/л). Контролем служила обработка водой. Растения выращивали в бумажных рулонах на смеси Кнопа еще 20 сут. Воздействие растворов ТМ снижало всхожесть семян пшеницы в среднем на 30,8%, ячменя – на 16,9%. Установлено, что обработка семян одновременно ТМ и СН способствовала адаптации к стрессу растений пшеницы и ячменя на ранних стадиях онтогенеза. Совместное внесение высоких доз солей ТМ и микроколичеств селена приводило к полной ликвидации негативного влияния на корневую систему растений и, в несколько меньшей степени, на ростовые показатели надземной массы изучаемых культур. Эффект от селена связан с его способностью увеличивать активность глутатионредуктазы, основного фермента, необходимого растениям для борьбы со стрессами различной природы, а также явлением синергизма между селеном и указанными ТМ. Эффективность действия селена при снятии стресса, вызванного высокими концентрациями ТМ, зависела от вида растений и их сортовых особенностей. Более устойчив к действию свинца и кадмия был яровой ячмень. На основании исследований можно рекомендовать обработку семян зерновых культур растворами СН в дозе 2 мг/л для увеличения их полевой всхожести в условиях техногенных катастроф, вызванных избытком тяжелых металлов в почвах, а также при рекультивации зараженных земель.

English. It is known that high concentrations of heavy metals (HM) cause a atress in crop plantsThe stress resistance of spring cereals – soft wheat (Triticum aestivum L.) varieties Trizo, Kinel 59, Favorite and barley (Hordeum vulgare L.) Sursky favorite, the Odessa 100, Annabel to the exposure of heavy metals, lead and cadmium was studied in the laboratory conditions. Seeds germinated for 14 days were treated with solutions of lead acetate (50 mg/l), cadmium sulphate (3 mg/l), sodium selenate (SS) (2 mg/l). Water treatment was control. The plant were grown in paper rolls on a Knop's solution for other 20 days. The exposure to HM solutions reduced the germinating ability of wheat seeds on average by 30.8%, barley – by 16.9%. It is stated that seed treatment with SS and HM solutions simultaneously promoted the adaptation to stress of wheat and barley plants at early stages of ontogenesis. The combined application of high doses of HM salts and trace amounts of selenium resulted in complete elimination of the negative impact on the root system of plants and, to a lesser extent, on growth parameters of tops of the studied crops. The effect of selenium relates to its ability to increase the activity of glutathione reductase, the main enzyme necessary for the plants to control stresses of various origins, as well as the phenomenon of synergism between said HM. The efficiency of selenium action when reducing stress caused by great concentrations of H/m depended on the type of the plants and their variety features. Spring barley had the greatest resistance to lead and cadmium. Based on the research one can recommend to treat cereals seeds with the solutions of SS at the does of 2 mg/l for increasing their field germination in the conditions of technogenic catastrophes caused by excess amount of heavy metals in soils, as well as during recultivation of contaminated lands.