Interactive effect of simulated acid rain, calcium silicate, and γ-aminobutyric acid on physiological processes in corn and wheat | Сумісна дія імітованого кислотного дощу, силікату кальцію та γ-аміномасляної кислоти на фізіологічні процеси в рослинах пшениці та кукурудзи

English. The effect of calcium silicate, γ-aminobutyric acid (GABA), and their mixture on the adaptation of wheat and corn to simulated acid rain has been evaluated in the pot experiments. Acid rain was simulated by watering twice with distilled water acidified with sulfuric acid to pH = 2. Test plants were grown in a plant growth chamber under controlled conditions of temperature, illumination and relative humidity for 18 days. The physiological state of the test plants was assessed by characteristics of growth (shoot height, root length, dry weight of shoots and roots), the content of photosynthetic pigments, flavonoids, and proline in leaves. For the corn, the content of anthocyanins in shoots and roots was also evaluated. In parallel, the physical and chemical characteristics of the soil (pH, electrical conductivity, redox potential, content of soluble carbonates, and nitrates) were determined.It was established that simulated acid rain inhibited the growth and accumulation of photosynthetic pigments in the leaves of wheat and corn. The content of protective metabolites (proline, flavonoids, and anthocyanins) increased. Wheat showed greater sensitivity to the inhibiting effect of acidification compared to corn. The application of CaSiO3 was more effective than GABA in restoring pH value and HCO3- concentration in soil, while the application of GABA more effectively promoted the accumulation of NO3- anions in soil. Combining CaSiO3 with GABA was the most effective in restoring soil physical and chemical properties altered by simulated acidification and stimulating the growth and photosynthesis in the test-plants. Thus, the mixture of CaSiO3 with GABA is promising for further studies of the possibility of its application to mitigate the negative impact of acid depositions on vegetation and soil.

Ukrainian. Вплив силікату кальцію, γ-аміномасляної кислоти (ГАМК) та їх суміші на адаптацію пшениці та кукурудзи до імітованого кислотного дощу було оцінено у вегетаційних дослідах. Кислотні опади моделювали дворазовим поливом дистильованою водою підкисленою сірчаною кислотою до рівня рН = 2. Тест-рослини вирощували у фітокамері за контрольованих умов температури, освітлення, відносної вологості протягом 18 діб. Фізіологічний стан тест-рослин оцінювали за показниками росту (висота надземних частин, довжина коренів, суха маса надземних частин та коренів), вмістом фотосинтетичних пігментів, флавоноїдів та проліну в листках. Для кукурудзи оцінювали також вміст антоціанів в надземних частинах та коренях. Паралельно визначали фізичні та хімічні характеристики ґрунту: рН, електропровідність, окисно-відновний потенціал, вміст розчинних карбонатів та нітратів.Встановлено, що імітовані кислотні опади пригнічували ріст та вміст фотосинтетичних пігментів в листках пшениці та кукурудзи. Вміст захисних метаболітів (проліну, флавоноїдів та антоціанів) зростав. Пшениця проявила більшу чутливість до пригнічуючого впливу кислотних опадів порівняно з кукурудзою. Внесення CaSiO3 більш ефективно впливало на відновлення рН та концентрації аніонів HCO3- у ґрунті, ніж ГАМК. Тоді як внесення ГАМК більш ефективно сприяло акумуляції аніонів NO3- у ґрунті. Суміш CaSiO3 та ГАМК була найбільш ефективною у відновленні фізико-хімічних властивостей ґрунту, змінених імітованим підкисленням, а також у стимуляції росту та фотосинтезу досліджуваних рослин. Таким чином, суміш CaSiO3 та ГАМК є перспективною для подальших досліджень можливості її застосування для пом’якшення негативного впливу кислотних опадів на рослинність та ґрунт.