Оптичні та гамма-спектрометричні дослідження механізму надходження калію та цезію-137 у рослини в польових умовах при нестачі води

Автор(и)

  • V. V. Prorok Kyiv National Taras Shevchenko University, Faculty of Physics
  • O. I. Dacenko Kyiv National Taras Shevchenko University, Faculty of Physics
  • L. A. Bulavin Kyiv National Taras Shevchenko University, Faculty of Physics
  • S. E. Zelensky Kyiv National Taras Shevchenko University, Faculty of Physics
  • L. V. Poperenko Kyiv National Taras Shevchenko University, Faculty of Physics

DOI:

https://doi.org/10.15407/ujpe63.3.238

Ключові слова:

cesium, ion channel, potassium, root, soil humidity, soil solution

Анотація

Канали надходження 137Cs та калiю з ґрунту в рослини при нестачi води дослiджено в польових умовах. Рiзноманiтнi рослини швидкого визрiвання одночасно вирощувалися i збиралися кiлька разiв протягом двох сезонiв 2012–2013 рр. на одних i тих самих експериментальних дiлянках i з рiзними типами ґрунтiв при одних i тих самих природних умовах у 10-кiлометровiй Чорнобильськiй Зонi Вiдчуження. Пiсля кожного вiдбору вимiрювався вмiст 137Cs та K в рослинах та екстрагованих ґрунтових розчинах. Калiй та цезiй надходили до коренiв рослин, як правило, через низькоселективнi канали, коли концентрацiя розчиненого калiю (CK) у ґрунтi перевищувала 2 мкг/см3. В цьому випадку селективнiсть надходження в рослину для 137Cs вiдносно калiю r була близька до 1. Однак коли CK була в iнтервалi вiд 0,5 до 2 мкг/см3, калiй, як виявилося, також надходив до коренiв рослин через високоселективнi калiєвi канали, тодi як цезiй надходив до коренiв лише через низькоселективнi канали. В цьому випадку величина r була набагато меншою вiд 1. Коли ж CK була нижчою за 0,5 мкг/см3, цезiй та калiй надходили до коренiв через конкуруючi канали з бiльшою селективнiстю для цезiю, нiж для калiю. Значення r у цьому випадку могло перевищувати 1.

Посилання

<ol>
<li>P.J. White, M.R. Broadley. Mechanisms of caesium uptake by plants. New Phytol. 147, 241 (2000).
<a href="https://doi.org/10.1046/j.1469-8137.2000.00704.x">https://doi.org/10.1046/j.1469-8137.2000.00704.x</a>
</li>
<li>Y.-G. Zhu, E. Smolders. Plant uptake of radiocaesium: A review of mechanisms, regulation and application. J. Exp. Bot. 51, 1635 (2000).
<a href="https://doi.org/10.1093/jexbot/51.351.1635">https://doi.org/10.1093/jexbot/51.351.1635</a>
</li>
<li>P.J. White, L. Wiesel, M.R. Broadley. Cation channels and the uptake of radiocaesium by plants. In: Ion Channels and Plant Stress Responses, edited by V. Demidchik, F. Maathuis (Springer, 2010).
<a href="https://doi.org/10.1007/978-3-642-10494-7_3">https://doi.org/10.1007/978-3-642-10494-7_3</a>
</li>
<li>M.R. Broadley, A.J. Escobar-Guti’errez, H.C. Bowen, N.J. Willey, P.J. White. Influx and accumulation of Cs+ by the akt1 mutant of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. lacking a dominant K+ transport system. J. Exp. Bot. 52, 839 (2001).
<a href="https://doi.org/10.1093/jexbot/52.357.839">https://doi.org/10.1093/jexbot/52.357.839</a>
</li>
<li>C.R. Hampton, M.R. Broadley, P.J. White. Short review: The mechanisms of radiocaesium uptake by Arabidopsis roots. Nukleonika 50, S3 (2005).
</li>
<li>Z. Qi, C.R. Hampton, R. Shin, B.J. Barkla, P.J. White, D.P. Schachtman. The high affinity K+ transporter AtHAK5 plays a physiological role in planta at very low K+ concentrations and provides a caesium uptake pathway in Arabidopsis. J. Exp. Bot. 59, 595 (2008).
<a href="https://doi.org/10.1093/jxb/erm330">https://doi.org/10.1093/jxb/erm330</a>
</li>
<li>J.J. Ayub, R.L. Valverde, M.J. Garc’?a-Sanchez, J.A. Fernandez, R.H. Velasco. Kinetics of Caesium and Potassium Absorption by Roots of Three Grass Pastures and Competitive Effects of Potassium on Caesium Uptake in Cynodon sp.World History of Radon Research and Measurement from the Early 1900's to Today, edited by A.S. Paschoa (American Institute of Physics, 2008), p. 269.
</li>
<li>V. Demidchik, R.J. Davenport M. Tester. Nonselective cation channels in plants. Annu. Rev. Plant Biol. 53, 67 (2002).
<a href="https://doi.org/10.1146/annurev.arplant.53.091901.161540">https://doi.org/10.1146/annurev.arplant.53.091901.161540</a>
</li>
<li>P.J. White, A.J. Karley. Potassium. In Cell Biology of Metals and Nutrients, edited by R. Hell, R.-R. Mendel (Springer, 2010), p. 199.
<a href="https://doi.org/10.1007/978-3-642-10613-2_9">https://doi.org/10.1007/978-3-642-10613-2_9</a>
</li>
<li> P.J. White. Improving potassium acquisition and utilisation by crop plants. J. Plant Nutr. Soil Sci. 176, 305 (2013).
<a href="https://doi.org/10.1002/jpln.201200121">https://doi.org/10.1002/jpln.201200121</a>
</li>
<li> F.J.M. Maathuis, D. Sanders. Mechanisms of potassium absorption by higher plant roots. Physiol. Plant. 96, 158 (1996).
<a href="https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1996.tb00197.x">https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1996.tb00197.x</a>
</li>
<li> F.J.M. Maathuis, A.M. Ichida, D. Sanders, J.I. Shroeder. Roles of High Plant K+ Channels. Plant Physiol. 114, 1141 (1997).
<a href="https://doi.org/10.1104/pp.114.4.1141">https://doi.org/10.1104/pp.114.4.1141</a>
</li>
<li> C.R. Hampton, M.R. Droadlug, P.J. White. Short review: The mechanisms of radiocaesium uptake by Arabidopsis roots. Nukleonika 50, S3 (2005).
</li>
<li> S. Fujimura, J. Ishikawa, Y. Sakuma, T. Saito, M. Sato, K. Yoshioka. Theoretical model of the effect of potassium on the uptake of radiocesium by rice. J. Environ. Radioact. 138, 122 (2014).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2014.08.017">https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2014.08.017</a>
</li>
<li> V.V. Prorok, C.F.V. Mason, L.A. Bulavin, L.V. Poperenko. The factors determining channels of Cs-137 and K transfer from soil to plant under natural conditions. In: International Conference Twenty-five Years after Chernobyl Accident. Safety for the Future. April 20-22, 2011, Kyiv, Ukraine. Reports proc. Conclusions and recommendations (Kyiv, 2011).
</li>
<li> V.V. Prorok, L.A. Bulavin, L.V. Poperenko. Investigation of channels of Cs-137 and K transfer from soil to plant under natural conditions with optical and gamma spectrometry. Ukr. J. Phys. 57, 230 (2012).
</li>
<li> V.V. Prorok, A.P. Ganushevich, T.I. Makarenko, V.V. Ostashko, L.V. Poperenko, L.Yu. Melnichenko. Strontium and calcium relations in plant and soil solution on Chornobyl affected areas. Ukr. J. Phys. 59, 233 (2014).
<a href="https://doi.org/10.15407/ujpe59.03.0233">https://doi.org/10.15407/ujpe59.03.0233</a>
</li>
<li> V.V. Prorok, P.J. White, O.I. Dacenko, L.A. Bulavin, S.E. Zelensky, L.Yu. Melnychenko, S.G. Rozouvan, L.V. Poperenko. Dependence of the concentrations of cesium-137 and potassium in extracted soil solutions on soil humidity before centrifugation. Nuclear Phys. Atom. Energy 18, 87 (2017).
</li>
<li> V.V. Prorok, O.I. Dacenko, L.A. Bulavin, L.V. Poperenko, P.J. White. Mechanistic interpretation of the varying selectivity of Cesium-137 and potassium uptake by radish (Raphanus sativus L.) under field conditions near Chernobyl. J. Environ. Radioact. 152, 85 (2016).
<a href="https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2015.11.005">https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2015.11.005</a>
</li></ol>

Downloads

Опубліковано

2018-04-20

Як цитувати

Prorok, V. V., Dacenko, O. I., Bulavin, L. A., Zelensky, S. E., & Poperenko, L. V. (2018). Оптичні та гамма-спектрометричні дослідження механізму надходження калію та цезію-137 у рослини в польових умовах при нестачі води. Український фізичний журнал, 63(3), 238. https://doi.org/10.15407/ujpe63.3.238

Номер

Розділ

Фізика рідин та рідинних систем, біофізика і медична фізика

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають

1 2 3 4 5 6 > >>