Введение к работе
Актуальность проблемы. Интенсивная техногенная нагрузка на окружающую среду, особенно в регионах с ограниченным природным реабилитационным потенциалом, обусловливает поступление в пищевые цепи продукции, не отвечающей требованиям экологической безопасности. Существенным компонентом загрязнения являются тяжелые металлы (Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989; Ягодин и др., 1990; Ильин, 1991 и др.).
Защита пищевых цепей от тяжелых металлов, может осуществляться путем организации экологически чистых производств, а также применением химических и агротехнических приемов, снижающих поступление поллютантов в растения ( Минеев, 1981; Ситникова, 1990; Савич, 1991 и др.). Наряду с этим, существует принципиально иной путь решения проблемы — использование мощного адаптивного потенциала растений по устойчивости к эдафическим факторам среды. В частности, по способности за счет механизмов поглощения и нейтрализации тяжелых металлов обеспечивать относительно низкое их накопление в товарной части продукции (Нестерова, 1989; Kuboi е.а., 1991).
Исследования в этом направлении только начинаются и имеют целью создание с помощью селекции сортов, адаптированных к антропогенно загрязненным территориям и способных обеспечивать функционирование экологически чистых агроценозов (Clark, 1971; Сарич, 1985; Жученко, 1988; Гамзикова, 1992).
Немногочисленные исследования, рассматривающие систему растение - тяжелые металлы, освещают возможные механизмы защиты растений от поступления тяжелых металлов (Сох, Hutchinson, 1980; Ильин, 1985; Алексеева-Попова, 1987; Мельничук, 1990; Барахтенова, 1993 и др.), спектр изменчивости по устойчивости к тяжелым металлам на уровне семейства, рода, вида, сорта (Page е.а., 1972; Akira е.а., 1976; Kuboi е.а., 1986 и др.), эффект доз тяжелых металлов на метаболизм, рост и репродуктивные функции культурных растений (Степанова, 1985; Гармаш, 1987, Casterline, 1982; Калашникова, 1991, Ильин, 1991 и др.). Использование при этом разных методологических подходов
существенно затрудняет анализ и обобщение результатов, полученных разными исследователями.
В настоящее время практически отсутствует научная информация об эволюционно сформированном потенциале культурных растений по устойчивости к тяжелым металлам; его генетической детерминации, что сдерживает разработку принципов экологической селекции растений.
Цель работы — исследовать потенциал рода Тритикум по устойчивости к кадмию и никелю.
Основные задачи: изучить влияние тяжелых металлов на элементный состав и накопление сухого вещества у контрастных по устойчивости к кадмию и никелю сортов твердой и мягкой пшеницы;, установить количественные параметры меж- и внутривидового полиморфизма в роде Тритикум по устойчивости к тяжелым металлам; оценить эффект отдельных генов и цитоплазмы на реакции пшеницы, обусловленные присутствием кадмия и никеля; разработать методику ранней диагностики устойчивости пшеницы к тяжелым металлам.
Научная новизна. Изучены особенности влияния кадмия и никеля на" элементный состав органов пшеницы в зависимости от видовой принадлежности и типа устойчивости сортов к тяжелым металлам.
Определены размеры меж- и внутривидового полиморфизма рода Тритикум по устойчивости к кадмию и никелю. Установлен эффект отдельных генов и цитоплазмы в контроле устойчивости мягкой пшеницы к кадмию и никелю.
Практическая значимость. Разработана методика ранней диагностики устойчивости пшеницы к кадмию и никелю, результаты которой высоко коррелируют с оценкой устойчивости на поздних этапах онтогенеза. Методика предлагается для генетико-се-лекционных исследований. По результатам анализа мировой коллекции составлен каталог по устойчивости к кадмию и никелю 533 образцов пшеницы. Выделенные устойчивые формы могут быть использованы в качестве моделей для изучения физиолого-биохимических механизмов и генетического контроля устойчивости, а также — возможных источников высокой устойчивости пшеницы к тяжелым металлам.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на конференции молодых ученых ИПА СО РАН (Новосибирск, 1989), Всесоюзном совещании "Физиологогенетические основы минерального питания растений" (Киев, 1990), заседании секции агрохимии ИПиФ РАН (Пущино, 1991), Сибирском агрохимическом семинаре (Новосибирск, 1992), совещании "Генетические коллекции и их использование" (Новосибирск, 1993).
По теме диссертации опубликовано 4 работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав и выводов, списка литературы и приложения. Общий объем работы - 145 страниц машинописного текста. Рукопись включает 20 рисунков, 30 таблиц. Список литературы содержит 217 источников, в том числе 89 иностранных.
