Анотація до роботи:

Головач О.М. Нагромадження і розподіл іонів важких металів в органах кукурудзи. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.12 – фізіологія рослин. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2007.

Дисертація присвячена дослідженню особливостей нагромадження іонів свинцю і кадмію в органах кукурудзи та вивченню реакцій кукурудзи на присутність важких металів у субстраті. Встановлено, що під впливом іонів свинцю відбуваються зміни у нагромадженні калози у клітинних стінках епідермісу, вмісті фотосинтетичних пігментів, активності карбоангідрази.

Вивчено особливості реакції на важкі метали рослин кукурудзи, насіння яких пророщували на середовищі без свинцю та з його додаванням (10^-5 – 10^-3 М). Встановлено, що стійкість кукурудзи до важких металів пов’язана з функціонуванням віолоксантинового циклу та синтезом -каротину. Показано інгібування активності карбоангідрази та синтезу фотосинтетичних пігментів під впливом іонів свинцю. Виявлено зростання нагромадження калози у клітинних стінках кукурудзи під впливом іонів свинцю. Встановлені у лабораторних і польових дослідженнях закономірності нагромадження та розподілу важких металів у органах кукурудзи дають можливість використовувати кукурудзу для фіторемедіації забрудненого середовища.

1. Реакція рослин кукурудзи на дію іонів свинцю залежить від концентрації і тривалості дії стресора та проявляється у пригніченні росту осьових органів. Водночас реакція рослин кукурудзи, насіння яких пророщували на розчинах ацетату свинцю (10^-5 – 10^-3 М) та дистильованій воді, на вищі чи нижчі концентрації металу різко відрізняється.

2. Рослини кукурудзи сорту Закарпатська жовта зубоподібна здатні нагромаджувати важкі метали у вегетативних органах. Вміст кадмію у коренях кукурудзи у 2,1–3,0 рази перевищує його вміст у ґрунті. Нагромадження іонів свинцю у коренях кукурудзи зумовлює сильніший інгібуючий вплив важкого металу на ріст коренів кукурудзи порівняно з пагонами.

3. Нагромадження калози у клітинних стінках епідермісу коренів та пагонів кукурудзи під впливом свинцю є протекторною реакцією клітин на дію полютанта. У нестійких до стресового чинника проростків кукурудзи нагромадження калози корелює з вмістом свинцю у середовищі. З підвищенням стійкості проростків кукурудзи до іонів свинцю захисна роль калози, ймовірно, зменшується.

4. Під впливом свинцю відбуваються зміни у фотосинтетичному апараті листків кукурудзи: збільшується співвідношення хлорофілів а/b внаслідок сильнішого зменшення вмісту хлорофілу b порівняно з вмістом хлорофілу а. Зменшення вмісту основних пігментів фотосинтезу – хлорофілу а та хлорофілу b, та допоміжних – лютеїну та неоксантину супроводжується істотним збільшенням вмісту сильного антиоксиданта – -каротину.

5. Деепоксидаційний статус пігментів віолоксантинового циклу, що за впливу стресового чинника зростає у рослин з підвищеною стійкістю до свинцю та знижується у чутливих, може бути інформативним показником фізіологічного стану рослин.

6. Фермент карбоангідраза виявилась чутливою до впливу іонів свинцю. Рослини з більшою стійкістю до впливу іонів свинцю характеризуються вищою активністю карбоангідрази порівняно з нестійкими.

7. На підставі аналізу індексу толерантності, вмісту фотосинтетичних пігментів та калози встановлено, що пророщування насіння кукурудзи на 10^-5 М розчині свинцю сприяло адаптації проростків до дії вищих концентрацій металу.

8. Найвищий вміст важких металів виявлено у ґрунтах, що знаходяться 0-25 метрів від автошляху. На листках кукурудзи нагромаджуються свинець та кадмій, який міститься у викидах автотранспорту. Тому для фітоочищення забрудненого важкими металами субстрату та попередження переміщення металоносного пилу рекомендується вирощувати кукурудзу на ґрунтах, що межують з автошляхами.

Публікації автора:

1. Головач О.М , Демків О.Т. Фіторемедіація – ефективний метод очищення забруднених важкими металами ґрунтів // Науковий вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини імені С.З. Гжицького. –2003. – Т. 5, №4. – С. 21-27.

2. Головач О., Козловський В., Демків О. Забруднення сільськогосподарських ґрунтів важкими металами та характер їх перерозподілу у рослинах кукурудзи // Вісник. Львів. Ун-ту, біологія. –2004. – Випуск 38. – С. 205-211. (Дисертантом проаналізовано літературу, виконано експериментальну частину, проведено статистичну обробку, аналіз та узагальнення результатів, підготовлено матеріал до публікації).

3. Головач О.М., Демків О.Т. Поглинання і розподіл іонів свинцю у органах рослин та реакція на токсичну дію іона // Науковий вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини імені С.З. Гжицького. –2005. –Т. 7, №2, Ч. 6. – С. 33-38.

4. Головач О.М., Демків О.Т. Вплив іонів свинцю на проростання і ріст рослин кукурудзи // Науковий вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини імені С.З. Гжицького. – 2005. –Т. 7, №4, Ч. 1. – С. 24-29.

5. Головач О., Козловський В., Демків О. Нагромадження та розподіл свинцю в органах проростків кукурудзи // Науковий вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини імені С.З. Гжицького. – 2006. – Т.8, № 2, Ч.3. – С. 50-54. (Дисертантом проаналізовано літературу, проведено польові та лабораторні дослідження, статистичну обробку та аналіз результатів, підготовлено матеріал до друку).

6. Головач О.М., Демків О.Т. Вплив свинцю на ріст, вміст фотосинтетичних пігментів та активність карбоангідрази у проростків кукурудзи. // Физиология и биохимия культ. растений. – 2006. – Т. 38, № 4. – С. 353-358.

7. Головач О.М., Козловський В.І., Демків О.Т. Можливості використання кукурудзи (Zea mays L.) для фіторемедіації техногенно забруднених ґрунтів // Збірник наукових праць Уманського державного аграрного університету. – 2003. – Спец. випуск “Біологічні науки і проблеми рослинництва”.– С. 847-850. (Дисертантом проаналізовано літературу, зібрано зразки ґрунтів та органів рослин для визначення вмісту важких металів, проведено статистичну обробку, аналіз результатів досліджень, підготовлено матеріал до друку).

8. Holovach O., Gsior J., Demkiv O. Zanieczyszczenie gleb uprawnych w ssiedstwie autostrady w rejonie Szegini metalami cikimi i sposoby ich fitooczyszcienia // Modzi naukowcy – praktyce rolniczej nt. “Dziaalno rolnicza a ochrona rodowiska”: I Oglnopolska Modzieowa Konferencja Naukowa. Rzeszw, 19–21 kwietnia 2005 r. – Rzeszw, 2005. – S. 23-27.

9. Golovach O.M., Demkiv O.T. Influence of lead on growth, chlorophyll synthesis and intensity of it luminescence in Zea mays L. seedling // Photosynthesis and Crop Production: International Conference. Kiev, 7–11 October 2002. – Kiev, 2002. – P. 50.

10. Головач О. Вміст важких металів у ґрунтах і рослинах кукурудзи (Zea mays L.) примагістральних ділянок автошляхів Львівщини // Екологічні проблеми міст і промислових зон: шляхи їх вирішення: Міжнародна конференція студентів і молодих вчених. Львів, 11–13 квітня 2003 р.– Львів, 2003. – С. 91–93.

11. Hoowacz A., Hoowacz M., Demkiw O. Zastosowanie fitoremedjacji і hodowla koni huculskich w gospodarstwach ekologicznych // Gospodarowanie metodami ekologicznymi na tle zrwnowaonego rozwoju poudniowo-wschodniej Polski: Konferencjа Naukowа. Rrzeszw, 25 kwietnia 2003 r. – Rrzeszw, 2003. – S. 40.

12. Головач О.М. Токсична дія свинцю на синтез та інтенсивність люмінесценції хлорофілу проростків кукурудзи (Zea mays L.) // Промислова ботаніка: стан та перспективи розвитку: IV Міжнародна наукова конференція. Донецьк, 17–19 вересня 2003 р. – Донецьк, 2003. – С. 99–101.

13. Головач О.М. Влияние свинца на интенсивность люминесценции каллозы // Регуляция роста, развития и продуктивности растений: III Междунар. науч. конфер. Минск, 8–10 октября 2003 г. – Минск, 2003. – С. 199.

14. Головач А.М. Особенности адаптации растений кукурузы к токсическому действию ионов свинца // VIII Молодежная конференция ботаников в Санкт-Петербурге. Санкт-Петербург, 17–21 мая 2004 г. – Санкт-Петербург, 2004. – С. 119–120.

15. Головач О. Активність карбоангідрази у проростків кукурудзи за дії іонів свинцю // Онтогенез рослин у природному та трансформованому середовищі. Фізіолого-біохімічні аспекти: ІІ Міжнародна конференція. Львів, 18–21 серпня 2004 р. – Львів, 2004. – С. 224.

16. Головач О.М. Структурні механізми толерантності рослин кукурудзи до дії іонів свинцю // ІІ Междунар. науч. конф. студ., аспир. и молодых ученых, посв. 140 – летию ОНУ им. И.И.Мечникова. Одеса, 28 марта–1 апреля 2005 г.– Одеса, 2005. – С. 20.

17. Holovach O., Jemioa-Rzemiska M., Strzaka K. Pigment composition of maize leaves under lead ions influence // Сучасні проблеми фізіології рослин і біотехнології: Наукова конференція молодих учених.– Ужгород, 1–3 грудня 2005 р.– Ужгород, 2005. – С. 38–39.