Effect of elevated zinc concentrations in the root-inhabited environment on photosynthesis and water metabolism in white mustard | Влияние повышенных концентраций цинка в корнеобитаемой среде на фотосинтез и водный обмен горчицы белой

Английский. The microelement zinc in small concentrations is essential for plant metabolism , but zinc high concentration in the soil can cause significant disruption of plant vital activities. White mustard (Sinapis alba L.) is one of the promising species for cultivation on soils with high zinc content. The effect of elevated zinc concentrations in root-inhabited environment on photosynthesis and water metabolism in 'Belgium' white mustard was studied in a vegetative experiment. Zinc sulphate was applied once when the trial was established in the concentrations (of the element) of 5 (control); 15; 30; and 45 mg per 1 kg of substrate. Prior to sowing the seeds were soaked in distilled water for 24 h. The Hoagland-Arnon culture solution was used for irrigation. The measurements were taken on the cotyledonary and first true leaves. The conducted studies revealed no negative effect of zinc in the studied concentrations on the photosynthesis rate in mustard plants, which was largely due to the maintenance of a high level of chlorophylls and carotenoids, as well as the resistance of photosystem II to this stress effect. Unlike photosynthesis, the parameters of water metabolism - stomatal conductance and transpiration - were decreased in the presence of zinc in the studied concentrations, which most likely resulted from partial closure of the stomatal pores. Simultaneously, the slowed transpiration contributed to the maintenance of necessary water supply in plants, which allowed them not to decrease the water content in shoots and root tissue. The necessary photosynthesis rate and efficient water use allowed the plants exposed to zinc to form a dry aboveground matter, not lower compared to control plants: (33.21 ± 3.23) – (39.72 ± 4.94) mg against 37.32 ± 5.15 mg. Based on the study of physiological parameters of plants, a conclusion was made about the resistance of 'Belgium' S. alba to increased concentrations of zinc in the root-inhabited environment.

Русский. Микроэлемент цинк в небольших концентрациях необходим для метаболизма растений, но при его высоком содержании в почве наблюдаются значительные нарушения их жизнедеятельности. Горчица белая (Sinapis alba L.) - один из перспективных видов для выращивания на почвах с повышенным содержанием цинка. В вегетационном эксперименте изучали влияние повышенных концентраций цинка в корнеобитаемой среде на фотосинтез и водный обмен горчицы белой сорта Бельгия. Цинк в форме сернокислой соли вносили одноразово при закладке опыта в концентрациях (по элементу) 5 (контроль), 15, 30 и 45 мг на 1 кг субстрата. Перед высевом семена замачивали в дистиллированной воде на сутки. Полив осуществляли питательным раствором Хогланда-Арнона. Измерения проводили на семядольных и первых настоящих листьях. Проведенные исследования не выявили отрицательного воздействия цинка в изученных концентрациях на скорость фотосинтеза у растений горчицы, чему во многом способствовало поддержание высокого уровня хлорофиллов и каротиноидов, а также устойчивость фотосистемы II к данному стрессовому воздействию. В отличие от фотосинтеза, показатели водного обмена – устьичная проводимость и транспирация – в присутствии цинка в изученных концентрациях снижались, что, вероятнее всего, было результатом частичного закрытия устьичной щели. Вместе с тем, замедление транспирации способствовало поддержанию необходимой обеспеченности растений водой, что позволило им в этих условиях не снижать оводненности тканей корня и побега. Необходимый уровень фотосинтетических процессов и эффективное использование воды позволило растениям, испытывающим воздействие цинка, сформировать сухую надземную биомассу не ниже, чем у контрольных растений: (33,21 ± 3,23) – (39,72 ± 4,94) мг против 37,32 ± 5,15 мг. На основании исследования физиологических показателей растений сделан вывод об устойчивости S. аlba сорта Бельгия к повышенным концентрациям цинка в корнеобитаемой среде.