Abstract
Abstract in English, Russian The physiological and biochemical activity of plant-microbial associations enables them to determine the mobility, bioavailability, and accumulation of heavy metals in plant tissues. These abilities are the basis for the use of plants and their associated microorganisms in the development of approaches that ensure both the prevention of the ingress of toxic metals into food crops and the extraction of pollutants from polluted soils by using phytoremediation technologies. Whether plant-microbial complexes are used successfully depends on the knowledge of how specific organisms interact with heavy metals. We evaluated the effect of copper ions on common wheat (Triticum aestivum L.) inoculated with three plant-growth-promoting rhizobacteria (PGPR) of the genus Azospirillum. We analyzed the growth variables of 14-day-old wheat seedlings, the content of photosynthesis pigments, the activity of plant oxidoreductases, and the accumulation of copper by plant tissues. All strains more or less compensated for copper toxicity to seedling development and increased metal accumulation in roots and shoots. Copper affected the photosynthetic apparatus of the inoculated plants, primarily by decreasing the content of chlorophyll b. An analysis of the activity of plant oxidoreductases (peroxidases and phenoloxidases), which are involved in the physiological responses of plants to pollutant stress, showed strain-specific dependence and a significant effect of copper on the inoculated plants. Overall, the obtained results clearly show that the effect of Azospirillum on the physiological and biochemical status of wheat is diverse. The compensatory effect of bacteria on copper toxicity and the simultaneous increase in metal accumulation in plant tissues can be considered as mutually exclusive crop-production aspects associated with the growing of food plants in heavy-metal-polluted areas. Растительно-микробные ассоциации в результате своей физиолого-биохимической активности способны определять подвижность, биодоступность и накопление в растительных тканях тяжелых металлов. Указанные способности являются основой для использования растений и ассоциированных с ними микроорганизмов в разработке подходов, обеспечивающих как предотвращение попадания токсичных металлов в пищевые культуры, так и извлечение поллютантов из загрязненных земель с помощью технологий фиторемедиации. Успешное применение растительно-микробных комплексов в той или иной области зависит от изученности механизмов взаимодействий в системе конкретных организмов с тяжелыми металлами. Целью представленных исследований была оценка влияния ионов меди на эффекты бактеризации растений пшеницы мягкой (Triticum aestivum L.) тремя штаммами Azospirillum, обладающими свойствами стимуляции роста растений (PGPR). В ходе эксперимента анализировали ростовые параметры 14-суточных проростков пшеницы, содержание пигментов фотосинтеза, активность растительных оксидоредуктаз и аккумуляцию металла растительными тканями. Все штаммы в той или иной степени компенсировали фитотоксическое воздействие меди на развитие проростков и увеличивали ее аккумуляцию в корнях и побегах. Показано отчетливое усиление воздействия меди на фотосинтетический аппарат бактеризованных растений, выражающееся в изменении содержания основных пигментов, в первую очередь уменьшении хлорофилла b. Анализ активности растительных оксидоредуктаз (пероксидаз и фенолоксидаз) как участников физиологических ответов растений на стрессовые воздействия выявил их штаммоспецифичный характер и существенное влияние меди на бактеризованные растения. В целом полученные результаты показали отчетливое разноплановое влияние исследованных штаммов азоспирилл на физиолого- биохимический статус растений пшеницы. Выявленный компенсаторный эффект бактерий на фитотоксическое воздействие меди и одновременно повышение ее накопления в растительных тканях могут рассматриваться как взаимоисключающие аспекты растениеводства, связанные с выращиванием пищевых растений на загряз- ненных тяжелыми металлами площадях.