INFLUENCE OF CADMIUM IONS ON THE PHENOLOGICAL DYNAMICS OF PEROXIDASE ACTIVITY IN LEAVES OF BETA VULGARIS L. BY THE FERTILIZER AND MELIORANTS APPLICATION

Authors

  • V. V. Snitynskyi Lviv National Agrarian University
  • A. I. Dydiv Lviv National Agrarian University
  • N.V. Kachmar Lviv National Agrarian University
  • T.V. Bahday Lviv National Agrarian University

DOI:

https://doi.org/10.31395/2310-0478-2019-2-69-74

Keywords:

peroxidase, cadmium ions, table beet, soil liming, fertilizer system

Abstract

An important role in the reactions of plants tolerance to conditions of environmental pollution with heavy metals plays an antioxidant enzyme system. One of the components of this system is peroxidase, whose activity varies depending on the effect of the factor on the plant organism. The article presents the results of studies on the effect of Cd2+ ions on the phenological dynamics of peroxidase activity in leaves of table beet (Beta vulgaris L.) by the fertilizer and meliorants application in the field model experiment. Proved, that toxicodynamics of cadmium linked to peroxidase activity in table beet leaves, as an indicator of stress conditions of plants to phytotoxic action of ions Cd2+.Research proved, that activity peroxidase in leaves of the table beet varied by main phases of plant development and depended on the concentration of cadmium in plants, application of fertilizers and meliorants, as well as modeled levels of soil contamination with this heavy metal. It was determined that with increasing levels of simulated soil contamination of cadmium the activity of peroxidase in leaves of table beet increased in all variants of the experiment. Studies found that the least peroxidase activity observed in phase 4 pairs of true leaves, and the most active in the phase of closing of rows. Was detected an average correlation between cadmium concentrations in plants of Beta vulgaris L. and peroxidase activity by vegetation phases.Research has found, that the application of organic and organo-mineral fertilizer system is compatible with liming of soil in norm Biohumus 4,0 t/ha + CaCO3 5,0 t/ha and N34P34K34 + Biohumus 2,0 t/ha + CaCO3 5,0 t/ha celebrated lowest concentration of ions Cd2+ in table beet plants at all levels of modeled soil contamination. The use of such fertilizer systems in combination with liming had a positive effect on growth processes, increased yields and product quality. Depending on the change of peroxidase activity during the vegetation of table beet plants, one can learn about their resistance to Cd2+ ions, as well as the effectiveness of measures for detoxification of soil contaminated with heavy metals through the application of fertilizers and meliorants. Through the development and implementation of various systems of fertilizer combined with liming soil in specific soil and climate conditions can be reduced by 56-78% the accumulation of Cd2+ ions in plants table beet and get environmentally safe products.

References

Бондаренко Г. Л., Яковенко К. І. Методика дослідної справи в овочівництві і баштанництві. Харків: Основа, 2001. 370 с.

Виноградова Е. Н., Коршиков И. И. Сезонная динамика пероксидазной активности в листьях Populus deltoids Marsh. насаждений техногенно загрязненных территорий. Промышленная ботаника. 2012. Вып. 12. С. 161–166.

Газарян И. Г., Шушупульян Д. М., Тишков В. И. Особенности структуры и механизма действия пероксидазы растений. Успехи современной химии. 2006. Т. 46. С. 303–322.

Господаренко Г. М. Агрохімія: підручник. Київ: СІК ГРУП Україна, 2015. 376 с.

Гуральчук Ж. З. Фітотоксичність важких металів та стійкість рослин до їх дії. Київ: Логос, 2006. 208 с.

Дидів А. Вплив добрив та меліорантів на якість коренеплодів буряка столового за забруднення ґрунту кадмієм. Науковий вісник Національного університету біоресурсів і природокористування України: агрономія. 2017. Вип. 269. С. 234–241.

Колупаев Ю. Е. Активные формы кислорода в растениях при действии стрессоров: образование и возможные функции. Вісник Харківського національного аграрного університету. 2007. Вип. 3 (12). С. 6–26.

Колупаев Ю. Е., Карпец Ю. В. Формирование адаптивных реакций растении на действие абиотических стрессоров. Киев: Основа, 2010. 352 с.

Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. Москва: Гидрометеоиздат, ЦИНАО, 1992. 61 с.

Надточій П. П., Мислива Т. М., Вольвач Ф.В. Екологія ґрунту: монографія. Житомир: Видавництво “ПП Рута”, 2010. 473 с.

Патика В. П., Тараріко О. Г. Агроекологічний моніторинг та паспортизація сільськогосподарських земель. Київ: Фітосоціоцентр, 2002. 296 с.

Плешков Б. П. Практикум по биохимии растений. Изд. 2-е., доп. перераб. Москва: Колос, 1976. 256 с.

Рідей Н. М., Строкаль В. П., Рибалко Ю. В. Екологічна оцінка агробіоценозів: теорія, методика, практика. Херсон: Видавництво Олді – плюс, 2011. 258 с.

Савич И. M. Пероксидазы стрессовые белки растений. Успехи совр. биологии. 1989. Т. 107. № 3. С.406–417.

Фатєєв А. І., Самохвалова В. Л. Детоксикація важких металів у ґрунтовій системі: методичні рекомендації. Харків: КП “Міськдрук”, 2012. 70 с.

Prasad T. K., Anderson M. D., Martin, В. А., Stewart C. R. Evidence for Chilling- Induced Oxidative Stress in Maiz Seedlings and a Regulatory Role for Hydrogen peroxidе. Plant Cell. 1994. V. 6. P. 65–74.

Snytinsky, V., Dydiv А. The mobility of cadmium and lead in soil and their impact on the quality of beetroot (Beta vulagaris L.) with different systems of fertilization. Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu: seria rolnictwo. 2017. CXXII (625). Str. 87–98.

Gill S. S., Tuteja N. Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants. Plant Physiol. Biochem. 2010. Vol. 48. P. 909–930.

Veljovic-Jovanovic S., Kukavica B., Ste-vanovi B. Senescence- and drought- related changes in peroxidase and superoxide dismutase isoforms in leaves of Ramonda serbica. J. Exp. Bot. 2006. V. 57. P. 1759–1768.

Published

2023-05-03