Intraspecific variability of metal resistance seed progeny of Taraxacum officinale Wigg. s.l.
Abstract
Goal. Based on the analysis of «dose-effect» dependences, differences between morphological forms and coenopopulations of dandelion in response to concentrations of copper sulfate inhibiting root growth were identified. Methods. Integrated use of field, laboratory, mathematical and statistical, computational and comparative methods and system analysis. Results. Based on the analysis of dose-effect relationships under the influence of a wide range of concentrations of copper sulfate, the metal resistance of the seed offspring of two morphological forms of Taraxacum officinale Wigg s.l., was assessed by the root test growing in background conditions and conditions of man-made environmental transformation. Since differences in the number and ratio of the coenopopulations of these forms, as well as in the levels of copper accumulation by them, were previously established in the studied areas, it was assumed that they also differ in the metal resistance of the seed offspring. It was shown that the average values of the effective concentrations of copper sulfate, inhibiting the root growth of seedlings by 10, 50 and 90%, did not differ between the studied areas and morphological forms of dandelion. Conclusions. It was found that high concentrations of copper (up to 900 μg/g and higher) in soils do not have a direct effect on the development of increased metal resistance (ECx) of Taraxacum officinale seed offspring to this metal. It is possible that the relationship between the two morphological forms of Taraxacum officinale f. dahlstedtii and T. off. f. pectinatiforme in coenopopulations growing in the gradient of man-made environmental transformation is not the result of differences only in the metal resistance of their seed offspring. The change in the intraspecific structure of populations is probably caused by a change in edaphic and coenotic conditions, including those indirectly caused by increased levels of BM in soils. This determines the need for further studies of intraspecific variability of T. officinale, in particular from the point of view of cenotic competitiveness and tolerance to abiotic factors of the environment.
References
2. Khan S., Cao Q., Hesham A.E.-L. et al. Soil enzymatic activities and microbial community structure with different application rates of Cd and Pb. J. of Environmental Sciences. 2007. № 7. P. 834-840.
3. Мадані М.М. Оцінка антиоксидантного потенціалу рослин урбоекосистем в умовах антропогенного забруднення ґрунту. Аграрні інновації. 2022. № 11. С. 50-59. doi:10.32848/agrar.innov.2022.11.7
4. Важкі метали в об’єктах довкілля Київського мегаполісу / за ред. А.І. Самчука, І.В. Кураєвої. Київ : Наш формат, 2019. 164 с.
5. Мадані М.М. Вплив урбоекосистем на фітонцидну активність деревних рослин. Аграрні інновації. 2021. № 8. С. 56-60.
6. Denchylia-Sakal H. M., Gandzyura V. P., Kolesnyk, A. V. Accumulation of zinc and copper compounds and their effect on assimilation system in Trifolium pratense L. Ukrainian Journal of Ecology. 2019. № 9(3). Р. 247-254. doi:10.15421/2019_86
7. Ernst W.H.O. Evolution of metal tolerance in higher plants. For. Snow Landsc. Res. 2006. № 3. P. 251-274.
8. Jin X.F., Yang X.O., Islam E. et al. Effects of cadmium on ultrastructure and antioxidative defense system in hyperaccumulator and non-hyperaccumulator ecotypes of Sedum alfredii Hance. J. Hazard Mater. 2008. № 1-3. P. 387-397.
9. Павленко А. О., Красова О. О., Коршиков І. І. Созофіти у постмайнінгових ландшафтах Кривбасу. Вісник Одеського національного університету. Біологія. 2020. № 25(1 (46)). С. 23-41.
10. Щербаченко О. І. Важкі метали як токсичний фактор забруднення природного середовища. Стійкість і адаптація рослин до їх впливу. Наукові записки Державного природознавчого музею. 2014. № 30. С. 157.
11. Мазура М. Ю. Аналіз чутливості пилку рослин Canna L. в умовах аеротехногенного пресингу. Екологічні науки. 2020. № 3(30). С. 182-188.
12. Мазура М., Мірошник Н., Тесленко І. Чутливість фотосинтетичного апарату рослин Taraxacum officinale (l.) Weber ex FH Wigg. в умовах мегаполісу. Вісник КНУ ім. Т.Г. Шевченка. Біологія. 2022. № 1(88). С. 25-32.
13. Munn R. E. Global Environmental Monitoring System (GEMS): action planl for phase one. Toronto : ICSU, 1973. 130 p.
14. Каленська С.М., Новицька Н.В., Жемойда В.Л. Насіннєзнавство та методи визначення якості насіння: навч. посіб. Вінниця : ФОП Данилюк, 2011. 320 с.
15. Ritz C. Toward a unified approach to dose-response modeling in ecotoxicology. Environmental Toxicology and Chemistry. 2010. № 1. P. 220-229. doi:10.1002/etc.7
16. Посібник з біостатистики. Аналіз результатів медичних досліджень у пакеті EZR (R-statistics) : навч. посіб. / В. Г. Гур’янов та ін. К. : Вістка, 2018. 208 с.
17. Burnham K.P., Anderson D.R. Model selection and multimodel inference: а practical information-theoretic approach. New York : Springer, 2002. 488 p.
18. Petrova S., Yurkova L., Velcheva I. Taraxacum officinale as a biomonitor of metals and toxic elements (Plovdiv, Bulgaria). Bulgarian J. of Agricultural Science. 2019. № 2. P. 241-247.
19. Giacomino A., Malandrino M., Colombo M.L. et al. Metal content in dandelion (Taraxacum officinale) leaves: influence of vehicular traffic and safety upon consumption as food. J. of Chemistry. 2016. № 1. P. 1-9. doi: 10.1155/2016/9842987
20. Królak E. Accumulation of Zn, Cu, Pb and Cd by dandelion (Taraxacum officinale Web.) in Environments with various degrees of metallic contamination. Polish J. of Environmental Studies. 2003. № 6. P. 713-721.
21. Мадані М.М. Вплив автотранспорту на трансформацію екосистем придорожніх зон. Аграрні інновації. 2023. № 17. С. 99-106. doi: 10.32848/agrar.innov.2023.17.13
22. Скиба В. А., Варивода Є. О., Рибалова О. В. Особливості визначення екологічного ризику забруднення ґрунтів. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях. 2011. № 58. С. 64-70.
23. Kopittke P.M., Blamey F.P., Asher C.J., Menzies N.W. Trace metal phytotoxicity in solution culture: a review. J. Exp. Botany. 2010. № 4. P. 945-954.
24. Приседський Ю. Г. Адаптація рослин до антропогенних чинників. Вінниця : ТОВ «Нілан-ЛТД», 2017. 98 с.
25. Kordyum E. L., Dubyna D. V. The role of epigenetic regulation in adaptive phenotypic plasticity of plants. Ukrainian Botanical Journal. 2012. № 78(5). P. 347-359. doi:10.15407/ukrbotj78.05.347
26. Морозова Т. В., Хрутьба В. О., Кобзиста О. П. Скринінг паліноморфологічного та палінотоксичного ефекту автотранспортних емісій. Вісник Національного транспортного університету. 2019. № 1. С. 116-126.
27. Maleci L., Buffa G., Wahsha M., Bini C. Morphological changes induced by heavy metals in dandelion (Taraxacum officinale Web.) growing on mine soils. J. of Soils and Sediments. 2014. V. 14. № 4. P. 731-743. doi: 10.1007/s11368-013-0823-у
