Анотація до роботи:

Іванченко О.Є. Еколого-фізіологічні особливості азотного обміну декоративних однорічних рослин як індикатора забруднення промислових територій залізом та хромом. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.16 – екологія. Дніпропетровський національний університет, Дніпропетровськ, 2006.

Дисертацію присвячено вивченню еколого-фізіологічних особливостей азотного обміну декоративних однорічних рослин за умов забруднення оточуючого середовища сполуками заліза та хрому. Проаналізовано динаміку накопичення цих металів та їх локалізацію в гістологічних елементах вегетативних органів рослин. Вивчено сумісну дію надлишку заліза та хрому, а також кожного з них на поглинання та асиміляцію нітратного і аміачного азоту різними за толерантністю видами. Виявлені інформативні тест-показники та тест-об’єкти для фітоіндикаційних досліджень: уміст аміачного азоту, співвідношення білковий/небілковий азот, активність нітратредуктази, глутамінсинтетази та глутаматдегідрогенази. Установлено доцільність використання синтетичного цитокініну полістимуліну К з метою оптимізації азотного обміну, росту і цвітіння декоративних однорічних рослин.

1. Найважливішим науковим результатом дисертаційної роботи є комплексне і всебічне вивчення еколого-фізіологічних особливостей азотного обміну різних за толерантністю до забруднення сполуками заліза і хрому декоративних однорічних рослин, виявлення інформативних тест-параметрів та тест-об’єктів для фітоіндикації стану довкілля, установлення доцільності використання полістимуліну К з метою оптимізації азотного обміну, росту і цвітіння дослідних об’єктів.

2. За умов забруднення ґрунту промислових ділянок електрометалургійного підприємства сполуками заліза та хрому значно підвищується кількість цих елементів у вегетативних органах декоративних однорічних рослин уже на початку вегетації, у більшій мірі у коренях. Більш точним критерієм для оцінки стану довкілля є не абсолютні цифри, а коефіцієнт відносного накопичення важких металів. Як тест-об’єкти для фітоіндикації забруднення оточуючого середовища сполуками заліза та хрому слід використовувати Salvia splendens, Begonia semperflorens і Lathyrus odoratus.

3. Гістохімічна побальна оцінка свідчить про найістотнішу локалізацію заліза та хрому за умов забруднення ними довкілля у таких гістологічних елементах осьових органів рослин: епідермісі, живих клітинах біля провідних судин і флоемі, у стеблах також у клітинних оболонках склеренхіми і коленхіми, а у коренях – ендодермі, перициклі. У листках найбільше металів акумулюється у клітинах, що оточують провідні судини. Гістохімічне визначення металів можна використовувати як експрес-метод для діагностики забруднення ними техногенних територій.

4. Надлишок Fe²⁺ і Cr³⁺ в оточуючому середовищі пригнічує поглинання нітратного і аміачного азоту з живильного розчину декоративними однорічними рослинами. Однією з причин цього є зменшення об’єму, загальної, недіяльної і в першу чергу діяльної поверхонь кореневих систем, гальмування утворення кореневих волосків, зміни їх параметрів. У модельному досліді прояви негативного впливу найбільш істотно виражені на тлі бінарного внесення Fe²⁺ та Cr³⁺, порівняно з дією кожного.

5. За нетривалої дії фітотоксичних концентрацій заліза та хрому кількість нітратного азоту в коренях досліджених видів декоративних квітникових рослин як у модельному, так і польовому експериментах знижується, що є наслідком більш суттєвого пригнічення поглинання цієї форми азоту порівняно з гальмуванням активності ключового ензиму асиміляції нітратів – нітратредуктази, при більш тривалому рості рослин зростає, що свідчить про зміну на протилежний характер співвідношення цих процесів. У листках рослин зменшення вмісту нітратного азоту за дії фітотоксикантів відбувається протягом усього досліду.

6. Кількість аміачного азоту у вегетативних органах рослин на тлі надлишку сполук заліза та хрому в оточуючому середовищі підвищується, що пов’язано з гальмуванням активності ферментів його асиміляції – глутамінсинтетази і глутаматсинтази. Частково компенсує інгібування активності цих ферментів зростання активності глутаматдегідрогенази.

7. Пригнічення надлишком Fe²⁺ і Cr³⁺ світлових реакцій фотосинтезу (фотохімічна активність хлоропластів, фотовідновлення НАДФ) діє негативно на асиміляцію азоту в листках декоративних однорічних рослин через місця взаємодії на рівні ферментів та енергетичних еквівалентів.

8. Зміни активності ряду ферментів азотного обміну (нітратредуктаза, глутамінсинтетаза, глутаматдегідрогеназа) є індикатором забруднення довкілля сполуками заліза та хрому. Найбільша відповідність реакції „доза-ефект” визначена у таких ферментів, як нітратредуктаза (Lathyrus odoratus, Impatiens balsamina) і глутаматдегідрогеназа (Xeranthemum annuum, Antirrhinum majus). Інформативними є також такі показники, як кількість аміачного азоту, співвідношення білковий/небілковий азот у листках Begonia semperflorens, Lathyrus odoratus і Salvia splendens.

9. Надлишок Fe і Cr у оточуючому середовищі призводить до зниження вмісту легко- і важкорозчинного білка в листках та стеблах чутливих до даного типу забруднення видів Lathyrus odoratus і Salvia splendens і збільшення легкорозчинного – у коренях. Рівень важкорозчинного протеїну у вегетативних органах цих видів зменшується. У толерантного Tagetes patula кількість обох форм білка в усіх органах підвищується, що має адаптивне значення у пристосуванні рослин до дії важких металів.

10. За дії надлишку заліза та хрому на рослини якісний склад вільних амінокислот у коренях і листках залишається таким, як і в контролі, проте суттєво змінюється їх кількість відносно контролю: у коренях – знижується, у листках, навпаки, збільшується. Зміни у вмісті таких амінокислот, як глутамат, пролін, аланін, аргінін, треонін у листках дослідних об’єктів можна використовувати як неспецифічний маркер забруднення довкілля залізом та хромом у фітоіндикаційних дослідженнях.

11. Обробка декоративних однорічних рослин техногенних територій полістимуліном К (у концентрації 10 мг/л) тричі за вегетацію призводить до покращання показників азотного метаболізму – підвищується вміст загального, білкового і співвідношення білковий/небілковий азот, активність нітратредуктази, глутамінсинтетази, глутаматсинтази і глутаматдегідроге-нази, зменшується рівень небілкового і аміачного азоту.

12. Оптимізація азотного метаболізму декоративних однорічних рослин, що зростали на ділянках, забруднених залізом та хромом шляхом обприскування полістимуліном К сприяє збільшенню асиміляційної поверхні рослин, активації галуження пагонів, зниженню пошкодження листків порівняно з необробленими рослинами, особливо у Begonia semperflorens, Calendula officinalis, Lathyrus odoratus. Зростає кількість квіток, їх розмір, тривалість цвітіння, зменшується кількість абортивних бутонів, що покращує санітарно-гігієнічну та естетичну функції квітників.

Публікації автора:

1. Бессонова В.П., Іванченко О.Є. Зміна поглинальної здатність коренів інтродукованих декоративних квіткових рослин в умовах забруднення ґрунту сполуками заліза і хрому // Інтродукція рослин. – 2002. – № 3–4. – С. 133–139. (Автором проведено польовий експеримент та статистичну обробку даних, зроблено висновки та узагальнення, оформлено роботу, 60 %).

2. Іванченко О.Є. Вплив важких металів заліза і хрому (кожного окремо і при сумісній дії) на поглинання азоту з живильного розчину і його вміст у вегетативних органах Petunia hуbrida // Питання біоіндикації та екології. – Запоріжжя, 2002. – Вип. 7, № 1. – С. 65–74.

3. Иванченко О.Е. Влияние избытка железа и хрома на накопление аммиачного азота в вегетативных органах Lathyrus odoratus // Питання біоіндикації та екології. – Запоріжжя, 2002. – Вип. 7, № 2–3. – С. 63–71.

4. Бессонова В.П., Іванченко О.Є. Сумісна дія надлишку Fe²⁺ і Cr³⁺ в середовищі вирощування Lathyrus odoratus і Tagetes patula на реакцію Хілла і фотовідновлення НАДФ // Вісник Запорізького державного університету. – Запоріжжя, 2003. – № 1. – С. 117–120. (Здобувачем зібрано та проаналізовано експериментальний матеріал, проведено його статистичну обробку, зроблено висновки, 80 %).

5. Іванченко О.Є. Вплив різних надлишкових концентрацій заліза та хрому на активність нітратредуктази в листках і коренях Petunia hybrida hort. // Питання біоіндикації та екології. – Запоріжжя, 2003. – Вип. 8, № 1. – С. 53–62.

6. Иванченко О.Е. Активность глутаминсинтетазы в вегетативных органах бархатцев отклоненных в присутствии избытка Fe²⁺ и Cr³⁺ в среде произрастания // Бюл. Никит. ботан. сада. – 2004. – Вып. 89. – С. 81–84.

7. Іванченко О.Є., Бессонова В.П. Активність нітратредуктази як індикатора забруднення довкілля // Укр. ботан. журн. – 2004. – Т. 61, № 6. – С. 91–96. (Здобувачем сформульовано мету, задачі експерименту, проведено польовий дослід, аналіз отриманих результатів, зроблено висновки, 70 %).

8. Іванченко О.Є. Вплив полістимуліну К на ріст вегетативних органів декоративних квіткових рослин на фоні забруднення довкілля сполуками заліза та хрому // Питання біоіндикації та екології. – Запоріжжя, 2004. – Вип. 9, № 2. – С. 10–23.

9. Бессонова В.П., Іванченко О.Є. Дія надлишку заліза і хрому на активність нітратредуктази у вегетативних органах чорнобривців розлогих і чини запашної // Физиология и биохимия культурных растений. – 2004. – Т. 36, № 6. – С. 511–519. (Автором сформульовано мету, сплановано і проведено експеримент, здійснено обробку отриманих результатів, 70 %).

10. Іванченко О.Є. Активність ферментів асиміляції амонію як маркер забруднення оточуючого середовища сполуками заліза та хрому // Питання біоіндикації та екології. – Запоріжжя, 2005. – Вип. 10, № 1. – С. 62–75.

11. Іванченко О.Є. Біоіндикація стану довкілля за динамікою накопичення заліза та хрому в вегетативних органах декоративних однорічних рослин // Питання біоіндикації та екології. – Запоріжжя, 2005. – Вип.10, №2. – С.94–104.

12. Іванченко О.Є. Оцінка поглинання нітратного азоту коренями Petunia hуbrida під впливом надлишку важких металів у середовищі зростання // Проблеми сучасної екології: Тези міжнародної конференції (24–26 червня 2002 р.). – Запоріжжя: ЗДУ, 2002. – С. 24.

13. Іванченко О.Є. Вплив надлишку хрому та заліза в середовищі вирощування на поглинальну активність коренів Lathyrus odoratus і Lupinus hybridus // Фізіологія рослин та екологія: Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції (23–24 квітня 2003 р.). – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2003. – Т.13. Біологія. – С. 11.

14. Бессонова В.П., Іванченко О.Є. Оптимізація азотного метаболізму декоративних квіткових рослин при дії на них надлишку заліза і хрому обробкою полістимуліном К // Оптимізація агроландшафтів: Раціональне використання, рекультивація, охорона: Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції (2–4 червня 2003 р.). – Дніпропетровськ: ДДАУ, 2003. – С. 37–39. (Здобувачем сплановано і проведено польовий дослід, проаналізовано експериментальний матеріал, зроблено висновки, 60 %).

15. Бессонова В.П., Іванченко О.Є. Активність ферментів азотного метаболізму в вегетативних органах Tagetes patula L. і Lathуrus odoratus L. в умовах надлишку Fe²⁺ i Cr³⁺ // Промислова ботаніка: стан та перспективи розвитку: Матеріали IV Міжнародної наукової конференції (17–19 вересня 2003 р.). – Донецьк, 2003. – С. 88–89. (Автором сплановано і проведено експеримент, сформульовано висновки, оформлено роботу, 80 %).

16. Іванченко О.Є. Вплив сумісної дії заліза та хрому на вміст легкорозчинного білка в вегетативних органах Lathуrus odoratus L. // Динаміка наукових досліджень ‘2003: Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції (20–27 жовтня 2003 р.). – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2003. – Т.5 Біологія. – С. 9.

17. Иванченко О.Е., Бессонова В.П. Биоиндикация загрязнения окружающей среды соединениями железа и хрома по некоторым показателям азотного обмена // Биотехнология – охране окружающей среды: Тезисы докладов ІІ Международной научной конференции (25–27 мая 2004 г.). – М.: Спорт и Культура, 2004. – С. 111. (Здобувачем сформульовано мету, зібрано фактичний матеріал, статистично опрацьовано отримані дані, 60 %).

18. Бессонова В.П., Іванченко О.Є. Вплив полістимуліну К на активність глутамінсинтетази при рості рослин в умовах надлишку Fe²⁺ і Cr³⁺ // Каразінські природознавчі студії: Матеріали Міжнародної науковій конференції (14–16 червня 2004 р.). – Харків: ХНУ, 2004. – С. 208–209. (Здобувачем сформульовано мету, виконано експеримент, обговорено результати, 80 %).

19. Иванченко О.Е., Бессонова В.П. Действие избытка Fe²⁺ и Cr³⁺ в среде выращивания на содержание пролина в корнях и листьях декоративных цветочных растений // Перспективные разработки науки и техники: Материалы научно-практической конференции (11–12 октября 2004 г.). – Белгород: Руснаучкнига; Днепропетровск: Наука и образование, 2004. – С. 10–13. (Здобувачем сформульовано мету, зібрано фактичний матеріал, проаналізовано результати, написано висновки, оформлено роботу, 90 %).

20. Іванченко О.Є., Бессонова В.П. Активність глутаматсинтетази в листках Lathуrus odoratus L. за дії надлишку Fe²⁺ i Cr³⁺ // Наука і освіта ‘2005: Матеріали VIII Міжнародної науково-практичної конференції (7–21 лютого 2005 р.). – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2005. – С. 82–83. (Автором проведено модельний дослід, проаналізовано отриманий матеріал, зроблено висновки, оформлено роботу, 70 %).

21. Іванченко О.Є., Бессонова В.П. Вплив надлишку Fe²⁺ і Cr³⁺ на глутаматсинтазну активність в коренях чини запашної // Проблеми збереження, відновлення та збагачення біорізноманітності в умовах антропогенно-зміненого середовища: Матеріали Міжнародної конференції (11–13 травня 2005 р.). – Кривий Ріг, 2005. – С. 438–440. (Автором проведено дослід, аналіз отриманих даних, оформлено роботу, 70 %).

22. Бессонова В.П., Іванченко О.Є. Показники азотного обміну рослин як маркери забруднення довкілля сполуками заліза та хрому // Стратегия выживания. Адаптация и реабилитация населения Украины в условиях техногенных перегрузок: Материалы VI Научно-практической конференции (30–31 мая 2005 г.). – Днепропетровск: ПНОИЦЧП, 2005. – С. 177–181. (Здобувачем проведено експеримент, статистичну обробку даних, оформлено роботу, 60 %).

23. Бессонова В.П., Іванченко О.Є. Обробка декоративних квіткових рослин полістимуліном К за умов забруднення довкілля сполуками заліза та хрому і характеристики цвітіння рослин // Відновлення порушених природних екосистем: Матеріали ІІ Міжнародної наукової конференції (6–8 вересня 2005 р.). – Донецьк: Лебідь, 2005. – С. 122–123. (Автором проведено експеримент, аналітичну обробку результатів, написано роботу, 70 %).

24. Іванченко О.Є. Зміна вмісту загального, білкового і небілкового азоту в оцінці стійкості рослин та стану довкілля за дії надлишку заліза та хрому у ґрунті // Сучасні проблеми екології: Матеріали І Міжнародної конференції молодих вчених (28–30 вересня 2005 р.). – Запоріжжя: ЗНУ, 2005. – С.101–103.

25. Іванченко О.Є. Зміна вмісту вільних амінокислот у вегетативних органах квітникових рослин – маркер фітотоксичних концентрацій заліза та хрому // Екологічні дослідження у промислових регіонах України: Матеріали Всеукраїнської науково-практичної конференції молодих вчених (8–9 листопада 2005 р.). – Дніпропетровськ: ДНУ, 2005. – С. 43–44.