Оценка устойчивости дикорастущих злаков северо-западного сектора Российской Арктики к хлоридному засолению

Дикорастущие злаки широко распространены во всех типах растительности. Известна их важная роль в природе и хозяйственной деятельности человека. В частности, они находят применение в восстановлении почв, нарушенных антропогенным воздействием. Возможность использования дикорастущих злаков для восстановления засоленных участков суши и прибрежных территорий изучена слабо. Вследствие этого было исследовано воздействие разных концентраций хлорида натрия (20, 40, 60, 80, 100 и 200 мМ) на прорастание семян и начальные этапы роста четырех видов многолетних злаков (Agrostis capillaris L., Deschampsia cespitosa (L.) P. Beauv., Phalaris arundinacea L., Phleum pratense L.), произрастающих на территории Беломорского района Республики Карелия, который относится к арктической зоне. Исследования выявили ярко выраженную зависимость прорастания семян и начального роста проростков от концентрации соли в корнеобитаемой среде и от вида растений. Так, все изученные виды успешно прорастали при концентрациях хлорида натрия от 20 до 80 мМ, тогда как повышение концентрации соли до 100 и 200 мМ вызывало задержку прорастания у большинства из них. Выявлено также, что у злаков рост корня и побега замедлялся (в разной степени в зависимости от вида) при использовании NaCl в концентрации 60 мМ и выше, однако полного торможения роста не наблюдалось. Учитывая, что изученные виды злаков устойчивы к низким температурам вегетационного сезона, характерным для мест их произрастания, высказано предположение о возможности их использования в фиторемедиации арктических территорий со степенью засоления до 100 мМ (0,6 % солености). На основании анализа полученных данных по всхожести и начальному росту проростков составлен ряд солеустойчивости (по убыванию) изученных видов многолетних злаков: P. pratense ˃ A. capillaris ˃ P. arundinacea ˃ D. cespitosa.

1. Plants database. National plant data team. URL: http://plants.usda.gov.

2. Цвелев Н.Н. Злаки СССР. Л.: Наука; 1976. 787 с.

3. Bezel V.S., Zhuikova T.V. Chemical pollution: Transfer of chemical elements to the aboverground phytomass of herbaceous plants. Russian Journal of Ecology. 2007; 38(4):238–246. http://doi.org/10.1134/S1067413607040042.

4. Казнина Н.М., Лайдинен Г.Ф., Батова Ю.В., Титов А.Ф. Устойчивость семенного потомства растений из природных популяций Deschampsia cespitosa арктической зоны к повышенным концентрациям цинка. Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2022; 27(1):70–79. http://doi.org/10.31242/2618-9712-2022-27-1-70-79.

5. Imadi S., Shah S., Kazi A., et al. Chapter 18 – Phytoremediation of saline soils for sustainable agricultural productivity. In: Ahmad P. (ed.). Plant Metal Interaction. Elsevier; 2016, pp. 455–468. http://doi.org/10.1016/B978-0-12-803158-2.00018-7

6. Jampasri K., Sittiwongpeng K., Raknak K. Effect of salinity on the growth and cadmium accumulation of Vetiveria nemoralis. Environment and natural resources journal. 2017;15(2):62–70. http://doi.org/10.14456/ennrj.2017.13.

7. Трофимов В.Т., Красилова Н.С. Засоленные мерзлые грунтовые толщи Арктического побережья России и их инженерно-геологические особенности.Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел геологический. 2017;92(4):49–57.

8. Тишков А.А., Белоновская Е.А., Глазов П.М. и др. Антропогенная трансформация арктических экосистем России: подходы, методы, оценки. Арктика: экология и экономика. 2019;36(4):38–51. http://doi.org/10.25283/2223-4594-2019-4-38-51.

9. Шарипова Г.В., Веселов Д.С. Ростовая реакция на засоление растений разных сортов ячменя и ее связь с водным обменом. Физиология и биохимия культурных растений. 2011;43(2):129–135.

10. Кононенко Н.В., Диловарова Т.А., Канавский Р.В. и др. Оценка морфологических и биохимических параметров устойчивости различных генотипов пшеницы к хлоридному засолению. Вестник РУДН. Серия: Агрономия и животноводство. 2019;14(1):18–39. https://doi.org/10.22363/2312-797X-2019-14-1-18-39

11. Niknam V., Bagherzadeh M., Ebrahimzadeh H., Sokhansanj A. Effect of NaCl on biomass and contents of sugars, proline and proteins in seedlings and leaf explants of Nicotiana tabacum grown in vitro. Biologia Plantarum. 2004;48:613–615. https://doi.org/10.1023/B:BIOP.0000047163.70240.69.

12. ГОСТ-12038-84: Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. 01.07.86. М.: ИПК Издательство стандартов; 2004. 10 с.

13. Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям: Методическое руководство. Л.: ВИР; 1988. 228 с.

14. Дедова Э.Б. Повышение природно-ресурсного потенциала деградированных земель Калмыкии комплексной мелиорацией: Автореф. дис. ... докт. с.-х. наук. Москва. 2012. 48 с.

15. Лайдинен Г.Ф., Казнина Н.М., Батова Ю.В., Титов А.Ф. Влияние промышленного загрязнения почвы тяжелыми металлами на растения Phleum pratense (Poaceae) в условиях Северной Карелии. Растительные ресурсы. 2021;57(4):359–369. https://doi.org/10.31857/S0033994621040063.

16. Cong L.L., Zhang X.Q., Li Y.X., et al. Response of reed Canary grass to salt stress during seed germination and vegetative stage. Advanced Materials Research. 2012;518–523:5355–5362. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.518-523.5355

17. Uçarlı C. Effects of salinity on seed germination and early seedling stage. In: Fahad S., Saud S., Chen Y., Wu C., Wang D. (eds.). Abiotic stress in plants. IntechOpen. 2020; pp. 1–21. https://doi.org/10.5772/intechopen.93647.

18. Ferchichi S., Hessini K., Dell Aversana E., et al. Hordeum vulgare and Hordeum maritimum respond to extended salinity stress displaying different temporal accumulation pattern of metabolites. Functional Plant Biology. 2018;45(11):1096–1109. https://doi.org/10.1071/fp18046.

19. Lombardi T., Lupi B. Salt-tolerance in wild Hordeum (Poaceae) species: Differences between H. maritimum With. and H. hystrix Roth. Atti della societa Toscana di scienze naturali. 2006;113:31–35.

20. Zan W., Xi Y.F., Xuemin W., Hongwen G. Growth and physiological response of tall oat grass to salinity stress. African Journal of Biotechnology. 2011;10(37):7126– 7130. https://doi.org/10:7183-7190.10.5897/AJB11.809

21. Балнокин Ю.В. Ионный гомеостаз и солеустойчивость растений. М.: Наука; 2012. 99 с.

22. Rajendran K., Tester M., Roy S.J. Quantifying the three main components of salinity tolerance in cereals. Plant Cell Environment. 2009;32(3):237–249. https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2008.01916.x.

23. Zhu J.K. Genetic analysis of plant salt tolerance using Arabidopsis. Plant Physiology. 2000;124(3):941– 948. https://doi.org/10.1104/pp.124.3.941.

24. Roychoudhury A., Paul S., Basu S. Cross-talk between abscisic aciddependent and abscisic acid-independent pathways during abiotic stress. Plant Cell Report. 2013;32(7):985–1006. https://doi.org/10.1007/s00299-013-1414-5.

25. Semida W.M., Rady M.M. Pre-soaking in 24-epibrassinolide or salicylic acid improves seed germination, seedling growth, and anti-oxidant capacity in Phaseolus vulgaris L. grown under NaCl stress. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology. 2014;89(3):338– 344. https://doi.org/10.1080/14620316.2014.11513088