Авария на ЧАЭС способствовала появлению многочисленных работ по изучению закономерностей накопления в растениях радиоактивных элементов, особенно 137Cs, основного дозообразующего радионуклида. Очевидно, что накопление радионуклидов приводит и к другим изменениям в составе растений. Предыдущими нашими исследованиями определено, что при выращивании растений на темно-серой лесной почве, при повышенной удельной активности 137Cs (900 Бк/кг) в растениях изменяется содержание биогенных элементов - калия и солей фосфорной кислоты [В.С. Громова с соавт., 2006]
Цель настоящей работы определить некоторые закономерности изменения углеводов и белковых веществ в растениях при различном уровне 137Cs в почве. В качестве тест-растений выбраны белковые (фасоль), клубненосные (топинамбур) и масличные (рапс). Исследования проведены на темно-серой почве Орловской области. Методы - общепринятые. В качестве контроля принят участок с уровнем 137Cs, равном 105 Бк/кг.
Результаты исследований. Содержание 137Cs в растениях изменяется соответственно его удельной активности в почве. Наиболее высокие показатели коэффициента корреляции (R) характерны для корней и вегетативных органов. Например, у рапса его значения составляют, соответственно, 0,94 и 0,99, а для семян R = 0,87.
Анализ полученных данных показал, что в семенах рапса при уровне 137Cs в почве, равном 200 Бк/кг, содержание сахарозы, по сравнению с контролем, увеличилось на 26,4 % и осталось практически на этом уровне при активности 350 Бк/кг. На концентрацию моносахаров увеличение радиации в 2 раза не оказало влияния, а при повышении ее до уровня
350 Бк/кг, произошло уменьшение на 32,8 %, что находится в отрицательной зависимости с содержанием катехинов (R = -0,98).
В клубнях топинамбура, так же как и в семенах рапса, количество сахарозы, при 200 Бк/кг увеличилось, в среднем на 25 %. Этот процесс сопровождается увеличением количества моносахаров, концентрация которых снижается на 63%. Увеличение катехинов менее значительно, чем у рапса (R= -0,22).
Содержание общего количества белка в семенах рапса не изменилось при уровне радиации в почве, равном 200 Бк/кг, но при увеличении ее до 350 Бк/кг уменьшилось на 17 %. У фасоли наблюдается тенденция к увеличению содержания белка при повышении радиации в почве.
Исследования аминокислотного состава семян растений показало следующее. При уровне цезия в почве, равном 200 Бк/кг, в семенах фасоли и рапса количество аминокислот или соответствует, или больше контроля. При более высоких значениях, в основном, наблюдается некоторое снижение их содержания. Определились видовые особенности количественного спектра аминокислот. В семенах рапса при 200 Бк/кг происходит накопление метионина, аланина, пролина, тирозина, изолейцина+лейцина, глицина, серина, по сравнению с контролем, на 36-80 %. Максимальные значения у метионина и аланина, минимальные - у серина и треонина. При уровне радиации в почве 350 Бк/кг, увеличение количества данных амнокислот ниже. Количество треонина и глицина более высокое, чем при 200 Бк/кг, в среднем, на 7,5-8,1 %. В семенах фасоли при 200 Бк/кг происходит накопление только тирозина и метионина, соответственно, на 23 и 69%. Количество других аминокислот, как при 200 Бк/кг, так и 350 Бк/кг, остается без изменений. Исключение составляют аргинин и серин, содержание которых при более высокой радиации уменьшилось на 9-11 %.
О видовых особенностях данных культур свидетельствуют и данные по соотношению аминокислот при различных уровнях радиационного загрязнения почвы. В семенах рапса при увеличении концентрации 135Cs происходит снижение доли аргинина, глицина и особенно фенилаланина. В семенах фасоли соотношения между аминокислотами сохраняется, за исключением пролина и метионина, наблюдается тенденция к увеличению их доли при высоком уровне радиации.
Таким образом, проведенные исследования показали, что увеличение активности цезия-137 в почве от 100 до 200 и 350 Бк/кг приводит к увеличению его активности в растениях, особенно, в корнях и вегетативных органах. Это сопровождается изменением количества сахаров, фенольных соединений (катехинов). В семенах фасоли и рапса отмечается изменение количества некоторых аминокислот. Наиболее уязвимым для радиационного воздействия оказался белок рапса, количество и соотношение аминокислот в котором изменяется при увеличении радиации в почве.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Громова В.С., Шенцова О.В., Лунев М.И. Накопление фосфора и калия в растениях при загрязнении почвы 137Cs. - М.:ВНИИА // Плодородие, №4.- 2006.- С.39-40.