Anatomiskās, morfoloģiskās un fizioloģiskās izmaiņas kukurūzai (Zea mays L.) un lauka pupām (Vicia faba) cinka ietekmē

Abstract

Piesārņojums ar smagajiem metāliem ir aktuāla pasaules mēroga problēma, kas galvenokārt saistīta ar metalurģijas un intensīvās lauksaimniecības attīstību un tās radītajām sekām. Pētījumu veica Latvijas Universitātes Bioloģijas fakultātes Augu Fizioloģijas katedrā laika posmā no 2015. gada oktobra līdz 2017. gada maijam. Šī darba mērķis bija izpētīt dažādu cinka koncentrāciju substrātā ietekmi uz augu morfoloģiskajām, anatomiskajām un fizioloģiskajām izmaiņām, kā modeļobjektus izmantojot lauka pupu (Vicia faba) un kukurūzu (Zea mays). Pētījumā atklājās, ka lauka pupās un kukurūzā hlorofila koncentrācija lapās variantos ar mazu cinka koncentrāciju palielinās, bet variantos ar lielu cinka koncentrāciju samazinās. Lauka pupām cinks visvairāk ietekmēja hlorofila fluorescenci novecošanas procesā, bet kukurūzai hlorofila fluorescences parametri, atkarībā no cinka koncentrācijas nemainījās. Cinks augu fotosintēzes procesu visvairāk ietekmēja augšanas agrīnajā stadijā. Pētot anatomiskās un morfoloģiskās izmaiņas augos, lauka pupās nenovēroja anatomisko pielāgošanos cinka ietekmei, bet konstatēja, ka variantos ar cinka koncentrāciju lauka pupu saknēs neveidojas gumiņi. Kukurūzas saknēs novēroja Kaspari svītras veidošanos. Lauka pupas uzņēma vairāk Zn virszemes orgānos, nekā kukurūza un šī uzņemšana ilgākā laika periodā pieauga, kamēr kukurūza uzņēma cinku agrīnā augšanas stadijā, līdz ir attīstījusies endoderma ar Kaspari svītrām. Anatomiskās izmaiņas saknēs ierobežo smago metālu plūsmu uz kukurūzas lapās, līdz ar to tie paliek augsnē kopā ar saknēm, savukārt, lauka pupām smagie metāli nonāk lapā, un tos pēc tam ir vieglāk novākt un utilizēt.

Environmental pollution with heavy metals is a worldwide problem, mainly related to the progress of the metallurgy and intensive agriculture and its consequences. The study was carried out during the period from October 2015 to May 2017 at the Department of Plant Physiology, Faculty of Biology, University of Latvia. The aim of this work was to study the impact of different substrate zinc concentrations on anatomical, morphological and physiological changes in two model objects, maize (Zea mays) and field beans (Vicia faba). Chlorophyll fluorescence in field beans is most affected by zinc during the aging process, but in maize chlorophyll fluorescence parameters wasn’t affected by zinc. The study revealed that in maize and field beans chlorophyll concentration in low Zn concentration level increases, while in higher level – decreases. The photosynthesis process was most affected in early stages of plant growth. While examining the anatomical and morphological differences in plants, anatomical adaptations in field beans were not observed, however, on field beans’ roots in variants with zinc there were no root nodules observed. In maize roots formation of Caspari strips was detected. Field beans absorbed more zinc in shoots and leaves than maize, and in longer period of time amount of Zn in shoots and leaves increased, while in maize zinc intake was more active during early growing period, while the wasn’t developed endoderm and Caspari strips. Anatomical changes in maize roots regulate heavy metal flow to the shoots, so zinc remains in the soil along with the roots, but in field beans heavy metals flow to shoots, so they are easier to remove and dispose.