Наукові доповіді Національного університету біоресурсів і природокористування України

Вплив неорганічних хімічних речовин на радіостійкість насіння

Б. Сіненко
Завантажити статтю
Анотація

Іонні неорганічні сполуки можуть впливати на радіостійкість рослин. Є багато досліджень, що описують ефекти тих чи інших сполук та намагаються пояснити механізм їх дії. Але огляд сучасних досліджень показав нестачу в комплексному аналізі концентрацій та впливу іонних сполук на насіння під час опромінення. У зв’язку з цим, метою дослідження було зібрати та структурувати цей матеріал для кращого розуміння механізмів дії. Результатом роботи стала аналітична таблиця ефектів взаємодій катіонів і аніонів при обробці насіння перед опроміненням рентгенівським та γ-випромінюванням. Також, було окреслено основні закономірності впливу іонних солей з прикладами їх застосування. Так галогеніди лужних та лужноземельних металів мають сильний радіозахисний ефект. Вплив сульфатів та двовалентних металів залежить від їх концентрації та взаємодії з клітинними структурами. Нітрати важких металів та азидів негативно впливають на радіостійкість насіння рослин. Ефект від дії катіонів залежить значною мірою від хімічних та фізіологічних властивостей. Водночас комплекси металів з високим протонним числом можуть виступати в якості сенсибілізаторів внаслідок фізичних ефектів продуктів фізіологічного обміну рослин. На основі проаналізованої інформації можна зробити висновок, що вплив простих неорганічних солей потребує додаткової уваги та поглибленого дослідження. У перспективі, вивчення ефекту від їх застосування може допомогти в розумінні загальних закономірностей радіозахисту рослин. А також у фундаментальному розумінні взаємозв’язку між ґрунтовим розчином солей на засолених ґрунтах та його впливом на радіостійкість рослин 

Ключові слова

насіння, рослини, неорганічні речовини, іони, рентгенівське випромінювання, γ-випромінювання

ЦИТУВАТИ
Sinenko, B. (2023). Effect of inorganic chemicals on radioresistance of seeds. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 19(3). https://doi.org/10.31548/dopovidi3(103).2023.003
Використані джерела
  1. Asztemborska, M., Steborowski, R., Kowalska, J., & Bystrzejewska-Piotrowska, G. (2015). Accumulation of platinum nanoparticles by Sinapis alba and Lepidium sativum plants. Water, Air, and Soil Pollution, 226(4), 1–7. https://doi.org/10.1007/s11270-015-2381-y.

  2. Baek, M.-H., Lee, Y.-K., Lee, Y.-B., Yang, S.-G., & Kim, J.-S. (2003). Effects of low dose gamma radiation and seed moisture content on germination and early growth of vegetable crops. Korean Journal of Environmental Agriculture, 22(3), 215–219. https://doi.org/10.5338/kjea.2003.22.3.215.

  3. Bali, R., Siegele, R., & Harris, A. T. (2010). Biogenic Pt uptake and nanoparticle formation in Medicago sativa and Brassica juncea. Journal of Nanoparticle Research, 12(8), 3087–3095. https://doi.org/10.1007/s11051-010-9904-7.

  4. Bhatia, C.R. (1967). Modification of X-ray sensitivity by metal ions in Crotalaria intermedia seeds. Radiation Botany, 7(3), 161–165. https://doi.org/10.1016/S0033-7560(67)80015-2.

  5. Biswas, S., & Matsuo, T. (1966). Protective and recovery effects of chemicals on plant growth, chromosome aberration and mutation in irradiated seed of crop plants. Radiation Botany, 6(6), 575–587. https://doi.org/10.1016/S0033-7560(66)80106-0.

  6. Božič, M., & Kokol, V. (2008). Ecological alternatives to the reduction and oxidation processes in dyeing with vat and sulphur dyes. Dyes and Pigments, 76(2), 299–309. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2006.05.041.

  7. Chen, X., Zhang, R., Xing, Y., Jiang, B., Li, B., Xu, X., & Zhou, Y. (2021). The efficacy of different seed priming agents for promoting sorghum germination under salt stress. PLoS ONE, 16(1January), 1–14. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0245505.

  8. Conger, B.V. (1975). Radioprotective effects of ascorbic acid in barley seeds. Radiation Botany, 15(1), 39–48. https://doi.org/10.1016/s0033-7560(75)80013-5.

  9. Conger, B.V. (1973). The effects of ascorbic acid and sodium azide on seedling growth of irradiated and non-irradiated barley seeds. Radiation Botany, 13(6), 375–379. https://doi.org/10.1016/S0033-7560(73)90176-2.

  10. Duarte, G.T., Volkova, P.Y., Fiengo Perez, F., & Horemans, N. (2023). Chronic ionizing radiation of plants: an evolutionary factor from direct damage to non-target effects. Plants, 12(5). https://doi.org/10.3390/plants12051178.

  11. Georgieva, M., & Vassileva, V. (2023). Stress management in plants: examining provisional and unique dose-dependent responses. International Journal of Molecular Sciences, 24(5105), 1–25.

  12. Gillet, C., Lennes, G., & Bacq, Z.M. (1963). Action radioprotectrice de chlorures alcalino-terreux (BeCl2, SrCl2 et BaCl2) sur la croissance de l’orge. International Journal of Radiation Biology and Related Studies in Physics, Chemistry and Medicine, 7(4), 395–399. https://doi.org/10.1080/09553006314551331.

  13. Gruszka, D., Szarejko, I., & Maluszynski, M. (2012). Sodium azide as a mutagen. In Q. Y. Shu, B. P. Forster, & H. Nakagawa (Eds.), Plant Mutation Breeding and Biotechnology (159–166). CABI. https://doi.org/10.13140/2.1.2105.8560.

  14. Gudkov, S.V., Grinberg, M.A., Sukhov, V., & Vodeneev, V. (2019). Effect of ionizing radiation on physiological and molecular processes in plants. Journal of Environmental Radioactivity, 202, 8–24. https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2019.02.001.

  15. Hazama, Y., Hazama, K., & Ehrenberg, L. (1963). The influence of paramagnetic ions on the radiation sensitivity of plant seeds. Radiation Botany, 3(1), 7–18. https://doi.org/10.1016/0033-7560(63)90003-6.

  16. Held, K.D., & Powers, E.L. (1980). Sensitization to X-rays of transforming DNA by Ag+. International Journal of Radiation Biology and Related Studies in Physics, Chemistry, and Medicine, 38(3), 293–307. https://doi.org/10.1080/09553008014551661.

  17. Hossein pour, A., Tosun, M., & Haliloglu, K. (2022). Mutagenic effects of sodium azide on in vitro mutagenesis, polymorphism and genomic instability in wheat (Triticum aestivum L.). Molecular Biology Reports, 49(7), 10165–10174. https://doi.org/10.1007/s11033-022-07896-y.

  18. Hullo, M., Grall, R., Perrot, Y., Mathé, C., Ménard, V., Yang, X., Lacombe, S., Porcel, E., Villagrasa, C., Chevillard, S., & Bourneuf, E. (2021). Radiation enhancer effect of platinum nanoparticles in breast cancer cell lines: in vitro and in silico analyses. International Journal of Molecular Sciences, 22(9), 1–18. https://doi.org/10.3390/ijms22094436.

  19. Jahan, R., Malik, S., Ansari, S., & Khan, S. (2020). Evaluation of optimal doses for gamma rays and sodium azide in linseed genotypes. Agricultural Science Digest, 41, 207–210. https://doi.org/10.18805/ag.D-5165.

  20. Keisham, M., Mukherjee, S., & Bhatla, S.C. (2018). Mechanisms of sodium transport in plants-progresses and challenges. International Journal of Molecular Sciences, 19(3). https://doi.org/10.3390/ijms19030647.

  21. Khan, S., Al-Qurainy, F., & Anwar, F. (2009). Sodium azide: a chemical mutagen for enhancement of agronomic traits of crop plants. Environment & We an International Journal of Science & Technology, 4(1), 1–21.

  22. Kleinhofs, A., Kleinschmidt, M., Sciaky, D., & Von Broembsen, S. (1975). Azide mutagenesis. In vitro studies. Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis, 29(3), 497–499. https://doi.org/10.1016/0027-5107(75)90069-X.

  23. Lunec, J., & Parker, R. (1980). The influence of pH on the enhancement of radiation damage by hyperthermia. International Journal of Radiation Biology and Related Studies in Physics, Chemistry and Medicine, 38(5), 567–574. https://doi.org/10.1080/09553008014551381.

  24. Osterrieth, P.M. (1963). Induction par les rayons X de la destruction de l’acide désoxyribonucléique d’Escherichia freundii. International Journal of Radiation Biology and Related Studies in Physics, Chemistry and Medicine, 6(3), 289–296. https://doi.org/10.1080/09553006314550361.

  25. Sideris, E.G., Nilan, R.A., & Bogyo, T.P. (1973). Differential effect of sodium azide on the frequency of radiation-induced chromosome aberrations vs. the frequency of radiation-induced chlorophyll mutations in Hordeum vulgare. Radiation Botany, 13(6), 315–322. https://doi.org/10.1016/s0033-7560(73)90057-4.

  26. Song, J.Y., Kwon, E.-Y., & Kim, B.S. (2010). Biological synthesis of platinum nanoparticles using Diopyros kaki leaf extract. Bioprocess and Biosystems Engineering, 33(1), 159–164. https://doi.org/10.1007/s00449-009-0373-2.

  27. Stadler, L.J. (1928). Mutations in barley induced by X-rays and radium. Science, 68(1756), 186–187. https://doi.org/10.1126/science.68.1756.186.

  28. Szumiel, I. (1978). Requirements for potentiation of radiation effect by a platinum complex. International Journal of Radiation Biology and Related Studies in Physics, Chemistry and Medicine, 33(6), 605–608. https://doi.org/10.1080/09553007814550531.

  29. Yafizham, & Herwibawa, B. (2018). The effects of sodium azide on seed germination and seedling growth of chili pepper (Capsicum annum L. cv. Landung). IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 102(1), 12052. https://doi.org/10.1088/1755-1315/102/1/012052.