Темекі өсімдігін модель есебінде IN VITRO және IN VIVO микроэлементтерді жағдайында өсіргенде қолдану технологиясы және оның экологиялық маңызы
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .6
1.1 Оңтүстік Қазақстан аймағының топырақтарына
экологиялық сипаттама ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..6
1.2 Топырақтың арам шөптермен ластануын бақылау (мониторингі) ... ... ... ... ..8
1.3 Экологиялық биотехнологияның маңызы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...9
1.4 Қазақстан топырағындағы микроэлементтердің мөлшері ... ... ... ... ... ... ... ..12
1.5 Өсімдіктер тіршілігіндегі микроэлементтердің ролі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...14
1.6 Өсімдіктердің аминқышқылдық құрамына микроэлементтердің әсері ... ... .21
2 ЭКСПЕРИМЕНТТІК БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 24
2.1 Зерттеу нысаны ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 24
2.2 Эксперимент жүргізу әдістемесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 24
3 НӘТИЖЕЛЕР МЕН ОЛАРДЫ ТАЛДАУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...27
3.1 Қоректік ортаның құрамы мен экспланттардың шығу тегіне байланысты каллустардың түзілуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 27
3.1.1 Каллус биомассасына бор және марганецтің әсері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..28
3.1.2 Темекі каллустарындағы митоздық индекстің өзгеруі ... ... ... ... ... ... ... ... 30
3.2 Темекі жапырағының бос аминқышқылдық құрамына микроэлементтердің әсері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31
3.3 Өсімдік жапырағындағы цитоплазма белоктарының гетерогенділігі мен аминқышқылдық құрамына микроэлементтердің әсері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 40
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...44
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .47
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .6
1.1 Оңтүстік Қазақстан аймағының топырақтарына
экологиялық сипаттама ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..6
1.2 Топырақтың арам шөптермен ластануын бақылау (мониторингі) ... ... ... ... ..8
1.3 Экологиялық биотехнологияның маңызы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...9
1.4 Қазақстан топырағындағы микроэлементтердің мөлшері ... ... ... ... ... ... ... ..12
1.5 Өсімдіктер тіршілігіндегі микроэлементтердің ролі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...14
1.6 Өсімдіктердің аминқышқылдық құрамына микроэлементтердің әсері ... ... .21
2 ЭКСПЕРИМЕНТТІК БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 24
2.1 Зерттеу нысаны ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 24
2.2 Эксперимент жүргізу әдістемесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 24
3 НӘТИЖЕЛЕР МЕН ОЛАРДЫ ТАЛДАУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...27
3.1 Қоректік ортаның құрамы мен экспланттардың шығу тегіне байланысты каллустардың түзілуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 27
3.1.1 Каллус биомассасына бор және марганецтің әсері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..28
3.1.2 Темекі каллустарындағы митоздық индекстің өзгеруі ... ... ... ... ... ... ... ... 30
3.2 Темекі жапырағының бос аминқышқылдық құрамына микроэлементтердің әсері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31
3.3 Өсімдік жапырағындағы цитоплазма белоктарының гетерогенділігі мен аминқышқылдық құрамына микроэлементтердің әсері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 40
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...44
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .47
Ауыл шаруашылығын дамыту жолында Қазақстан республикасының жаңа формацияға өтуі аграрлық секторға көптеген міндеттер жүктеді. Осы міндеттердің біріне егістік жерлерді тиімді пайдалану, топырақтың тиімді (эффективті) өнімділігін арттыру, ауысымсыз дақылдарды (монодақыл) көпжылдар бойы жүргізуден туындайтын жағымсыз құбылыстарды алдын алу шаралары жатады. Ауыл шаруашылығының экономикалық деңгейінің төмендігінен ауылшаруашылық өнімдерінің түсімі мен көлемі азаюда [1]. Мұндай келеңсіз жағдайлардың етек алуы әр түрлі әсер ету факторларға тікелей байланысты. Яғни, жер өңдеу технологиясына, климаттық жағдайларға, аралас дақыл себу мен өсімдіктің түсіміне, өніміне тікелей әсер ететін топырақ құрамына байланысты. Осы аталғандар ескерілмеген жағдайда жылдан жылға егістік жерлердің экологиялық күйі нашарлап, алқаптарды арамшөп басу, түрлі аурулар мен зиянкестердің пайда болуына және өнімнің түсімі мен қатар сапасын да төмендететіні белгілі [3].
Ауылшаруашылық өсімдіктерінің өнімділігін арттырудың бір жолы – минералды тыңайтқыштарды тиімді пайдалану.
Заманауй өсімдік экологиялық физиологиясы мен экологиялық биотехнологияның өзекті мәселелерінің бірі – сыртқы орта факторларының ауылшаруашылық өсімдіктерінің өніміне әсерін зерттеу. Осыған орай микротыңайтқыштарды қолданудағы қалыптасқан теориялық және практикалық тәсілдер темекі өсімдігін өсіруге ( модель есебінде) пайдалану арқылы оны басқа да өсімдіктерді өсіруге қолдануға болады. Ежелден белгілі темекі өсімдігі пластикалық (өте бейім) өсімдік болғандықтан әртүрлі салаларда (гендік инженерия, in vitro жағдайында клеткаларды өсіру, генетика, молекулалық-биология, биохимия, селекция, өсімдіктер физиологиясы) ғылыми тәжірибе жүргізуге модель есебінде өте қолайлы объект ретінде пайдаланады.
Темекі өсімдігі (Nicotiana tabacum L.) алқа тұқымдастарға жататын бір жылдық техникалық мәдени өсімдік. Темекіні адам шеккенде зияны бар екені белгілі, сонымен қатар оны өндірісте лимон, алмақышқылдарын өндіруге, парфюмерлік өндірісте эфир майлар шығаруға пайдаланады. Сонымен бірге темекінің құрамындағы улы заттарды орман ағаштарымен ауылшаруашылық өсімдіктерін зиянды жәндіктерден (инсектицид есебінде) қорғауға пайдаланады. Сабағынан жоғары сапалы қағаз, биожағармай шығаруға болады. Темекі өсімдігінің дәнінен күнжарасын (жмых) шығарады.
Соңғы кездері темекіден малға жемдік және техникалық белоктар алу жолдары да қарастырылған [2].
Магистрлік диссертациялық жұмыстың мақсаты –темекі өсімдігінің өсу көрсеткіштеріне, өніміне микроэлементтердің (Mn, B, Cu, Zn) әсерін in vitro және in vivo жағдайында зерттеу , алынған нәтижелерді модель есебінде басқа да ауылшаруашылық өсімдіктерге қолдану. Қоршаған ортаға микротыңайтқыштар шектен тыс түспеу мақсатында (микротыңайтқыштарды) тиімді пайдалану.
Ауылшаруашылық өсімдіктерінің өнімділігін арттырудың бір жолы – минералды тыңайтқыштарды тиімді пайдалану.
Заманауй өсімдік экологиялық физиологиясы мен экологиялық биотехнологияның өзекті мәселелерінің бірі – сыртқы орта факторларының ауылшаруашылық өсімдіктерінің өніміне әсерін зерттеу. Осыған орай микротыңайтқыштарды қолданудағы қалыптасқан теориялық және практикалық тәсілдер темекі өсімдігін өсіруге ( модель есебінде) пайдалану арқылы оны басқа да өсімдіктерді өсіруге қолдануға болады. Ежелден белгілі темекі өсімдігі пластикалық (өте бейім) өсімдік болғандықтан әртүрлі салаларда (гендік инженерия, in vitro жағдайында клеткаларды өсіру, генетика, молекулалық-биология, биохимия, селекция, өсімдіктер физиологиясы) ғылыми тәжірибе жүргізуге модель есебінде өте қолайлы объект ретінде пайдаланады.
Темекі өсімдігі (Nicotiana tabacum L.) алқа тұқымдастарға жататын бір жылдық техникалық мәдени өсімдік. Темекіні адам шеккенде зияны бар екені белгілі, сонымен қатар оны өндірісте лимон, алмақышқылдарын өндіруге, парфюмерлік өндірісте эфир майлар шығаруға пайдаланады. Сонымен бірге темекінің құрамындағы улы заттарды орман ағаштарымен ауылшаруашылық өсімдіктерін зиянды жәндіктерден (инсектицид есебінде) қорғауға пайдаланады. Сабағынан жоғары сапалы қағаз, биожағармай шығаруға болады. Темекі өсімдігінің дәнінен күнжарасын (жмых) шығарады.
Соңғы кездері темекіден малға жемдік және техникалық белоктар алу жолдары да қарастырылған [2].
Магистрлік диссертациялық жұмыстың мақсаты –темекі өсімдігінің өсу көрсеткіштеріне, өніміне микроэлементтердің (Mn, B, Cu, Zn) әсерін in vitro және in vivo жағдайында зерттеу , алынған нәтижелерді модель есебінде басқа да ауылшаруашылық өсімдіктерге қолдану. Қоршаған ортаға микротыңайтқыштар шектен тыс түспеу мақсатында (микротыңайтқыштарды) тиімді пайдалану.
1. ҚР экологиялық қауіпсіздік және құқық концепциясы, 2006.
2. Апушев А.К. Влияние площади питания на урожайность и качество табака.
В сб. Международной конференции Стратегия научного обеспечения АПК РК в отраслях земледелия, растениеводства и садоводства : реальность и перспективы, 2004. –C. 85.
3. Бигалиев А., Жамалбеков Е., Білдебаева Р., Қазақстан топырағы және оның
экологиясы, Алматы, 1989. -128 с.
4. Апушев А.К. и др. Техноогия получения Высококачественной рассады табака. Труды Павлодарского государственного университета им. Торайгырова, 2003. -154 с.
5. Апушев А.К. Условия выращивания и биохимический состав листьев табака. В сб. Международной конференции Сратегия научного обеспечения АПк Рк в отраслях земледелия, растениеводства и садоводства: реальность и перспективы. 2004. –С. 59.
6. Елешев Р., Бекмағанбетов А., Агрохимия. Алматы, « Кайнар ». 1989. -399 б.
7. Каржасова А. Өсімдіктер тіршілігіндегі микроэлементтердің маңызы. Ғылым көкжиегінде, Наука: день сегодняшний, завтрашний. Алматы,
« Білім », 1998. –Б. 52-61.
8. Рахимбаева, Каржасова А.В., И.Р. Бишимбаева Н.К. Методическое руководство к практическим занятиям по культуре тканей растений. Алматы, Издательство КазГУ. 1984. –С. 28.
9. Г.Ж. Уалиханова. Өсімдіктер биотехнологиясы: Оқулық. – Алматы: « Қазақ университеті ». 2001. 350 б.
10. Hellez R.Recherches suz la natriton minerale des tissus veghtaux cultives
in vitro Bot. diol etveget t-14. 1953.
11. Шигельски Х.И., Ященко Б.У., Микроэлементы, эмиссионный спектральный анализ в культурах изолированных тканей и интактных растений. 1974. -С. 47-50.
12. Калинин Ф.Л., Сариоцкая В.В., Полищук В.Е., Методы культуры
тканей в физиологии и биохимии растений. Киев, Наукова думка,1980.
-С. 155-156.
13. Бутенко Р.Г. Куьтура изолированных тканей и физиология
морфогенеза. М.: Наука, 1964. -С. 127-138.
14. T. Muzashige, F. Skoog. Plant Phisiol., 1962.p.12-15.
15. Баврина Т.В., Голяновская С.А., Аксенова Н.П. Физиология растений. 1974. – С. 35-38.
16. Шамина З.Б., Бутенко Р.Г., Тарасов В.А. Генетика. Т.Ι. 1966. -С. 25-31.
17. Долгих Ю.И. Определение растовых параметров клеток женьшеня с целлью разработки модели для селекции. Физиология растений. 1982. - С. 45-47.
18. Битюцкий Н.П. Микроэлементы и растение. СПб. 1999. - С. 56-58.
19. Школьник М.Я., Макарова Н.А., Микроэлементы в сельскомхозяйстве, М-Л. 1957. –C. 143-149.
20. Аханов Ж.У., Джаланкузов Т.Д., Абдыхылыков С.Д. Основные
Направления научных исследований института почвоведения МОН РК на
ближайшее десятилетие. 2009. - С. 57-60.
21. Панин М.С. Формы соединений тяжелых металлов в почвах Семипалатинского прииртышья. 2007.-С. 231-235.
22. Сулейменов Б. У., Рубинштейн М.И. Свойста сероземов в зависимости от
Орошения. 2005. -50с.
23. Akasu M., Itakawa H., Fujita M. Biscoclaurine alkaloids in callus tissues of Stephania cepharantha. – Phytochemistry, 1976, 15, №4, p. 471-473.
24. Аханов Ж.У., Кан.В.М. Современные приоритеты развития агропромыш-
Леннного комплекса в РК.1998. – C. 15-18
25. Бутенко Р.Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений. – М.: Наука, 1964. -270 с.
26. И.Р. Рахимбаев, С.Ж. Колумбаева, С.А. Джокебаева. Культура клеток и клеточная инженерия растений. Алматы, 1993. - C .11-79.
27. Н.М. Андреева «Микроэлементы в сельском хозяйстве и медицине», Киев: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы Укр ССР, 1963. -690 с.
28. П.И. Анспок «Совершенствование способов применения микроэлементов в растеневодстве» // кн «Микроэлементы в биологии и их применение в сельском хозяйстве и медицине», Самарканд, 1990. - С. 115-116.
29. П.А. Власюк «Научные исследования и задачи по проблеме «Биологическая роль микроэлементов в жизни растений, животных и человека» // кн "Микроэлементы в жизни растений, животных и человека", Киев: Наукова думка, 1964. 324с.
30. П.А. Власюк, В.А. Жидков, В.И. Ивченко, З.М. Климовицкая, М.Ф. Охрименко, Э.В. Руданова, Т.Н. Сидоршина «Участие микроэлементов в обмене веществ растений»// кн «Биологическая роль микроэлементов», М.: Наука, 1983. -38 с.
31. Дж. Скок «Функция бора в растительной клетке»// кн «Микроэлементы», М.: Издательство иностранной литературы, 1962. -512 с.
32. В.В. Бирюнов «Основы промышленной биотехнологии», М. ″Колос″, 2004. -296 с.
33. О.С.Оранская «Сборник задач и упражнений по химической технологии и биотехнологии», Минск, 1989. -311 с.
34. Егоров Н.С «Биотехнология. Проблемы и перспективы биотехнологии», М.В.Ш., 1987. -159 с.
35. Каржасова А.К., Калекенов Д.К. Влияние микроэлементов на аминокислотный состав и гетерогенность белков цитоплазмы листьев табака. Известия. Биол.серия.2. Алматы, 1982. - С. 25-30.
36. Авунджян Э.С. О взаимовлиянии листьев разных и корневой системы растений табака в обмене аминокислот. ДАН Арм. ССР, 33, №2. 1961. - С. 79-82.
37. Авунджян Э.С., Карапетян С.А. Влияние азота комбинированного фосфором на изменение состава свободных аминокислот и сахаров у растений табака. Известия АН. Арм. ССР. Биол. н., 14. №7. 1961. –С. 17-18.
38. Авунджян Э.С., Асмаева А.П. Аминокислотный состав белковых фракций зерна пщеницы при длительном применении удобрений. «Сельскохозяйственная биология », том 3, №3, 1968. – 96 с.
39. Джапаридзе Л.И., Микеладзе Э.Г. Половое различие состава свободных аминокислот в листьях двудольных растений. « Физиология растений», том 16, вып. 1. 1969. - С. 150-164.
40. Поликарпочкина Р.Т, Хавкин Э.Е. Роль цинка в азотном обмене растущих клеток. « Физиология растений», том 19, вып. 3. 1972. -603 с.
41. Чернявская Т.Н., Туева О.Ф. Усвоение мочевины и изменение состава свободных аминокислот при фосфорном голодании растений.
« Физиология растений», том 16, вып.4, 1969. - С. 52-64.
42. Калекенов Д.К., Каржасова А.В. Микроэлементы – бор, медь,марганец и цинк в некоторых звеньях обмена азотистых веществ табачного растения. Биологические науки. Вып. 6, Алматы., 1973. - С. 177-182.
43.Школьник М.Я., Давыдова В.Н. О влиянии цинка и витаминов В1 и В6 на включение С14 тирозина в белки. 1957. - С. 52-65.
44. Власюк П. А., Шматыко И. Г., Рубанюк Е.Н. Значение микроэлемента цинка и бора в аминокислотном обмене и засухоустойчивости пщеницы.
« Физиология растений», том 15, вып.2, 1968. - С. 86-95.
45. Власюк П.А., Зоря В.Т. Формы азота у растений при разной обеспечености их марганцем. Второй Всесоюзный биох. съезд Тезисы секц. Сообщ 13 секции.биох. микроэл., 1970. - С. 17-19.
46. Баранова Л.С. Влияния борного питания на содержание некоторых свободных амнокислот в онтогенезе ячменя. Зап. Ленинг. С-х. Ин-та. 139. №3, 1969. - С. 84-90.
47. Климовицкая З.М., Ковальчук М. И. О распределении белкового азота в клеточных структурах растений под влиянием марганца. Применение микроэлементов в сельском хозяйстве. Киев, 1965, - С. 33-37.
48. Зоря В. Т. Метаболизм азотистых соединений при иаргенцевой недостаточности растений. Автореф. дис. кан. биол. наук. Киев, 1970. - С.25-27.
49. Захарчишина В. А., Горбатько Г. П. Электрофоретические исследования растворимых белков бордефицитных растений гороха и подсолнечника. – Вестн. Харьковского ун-та, 1979, №189, - С. 74-78.
50. Озолиня Т. Р., Лапиня Л. П. Связывание меди с белками в листьях растений. « Физиология растений», 1976, №6 , - С. 1134-1140.
51. Каталымов М.В., Микроэлементы и микроудобрения, М.-Л., 1965. - 254с.
52. Г.Ж. Уалиханова, Өсімдіктер биотехнологиясы. – Алматы: Қазақ Ұлттық университеті, 2001. - 350 б.
53. Кулаева О.Н, Кузнецов В.В., Новеишие достижения и перспективы в облости изучения цитокининов. Физиология растений, 2002.№4. – C. 34-41.
54. Шамина З.Б., Бутенко Р.Г. Оптимизация питательной среды для культивирования ткани Vicia faba L: - Физиология растений, 1976, 23, вып. – С. 1264-1268.
55. Шевякова Н.И. Влияние солей на биосинтез некоторых серусодержащих аминокислот в листьях конских бобов. ДАН СССР, том 167. №2, 1966. –С 471-473.
56. Хавкин Э.Е. Возростные изменения свободных аминокислот и накопления аминомаляной кислоты в листьях бобовых растений. « Физиология
2. Апушев А.К. Влияние площади питания на урожайность и качество табака.
В сб. Международной конференции Стратегия научного обеспечения АПК РК в отраслях земледелия, растениеводства и садоводства : реальность и перспективы, 2004. –C. 85.
3. Бигалиев А., Жамалбеков Е., Білдебаева Р., Қазақстан топырағы және оның
экологиясы, Алматы, 1989. -128 с.
4. Апушев А.К. и др. Техноогия получения Высококачественной рассады табака. Труды Павлодарского государственного университета им. Торайгырова, 2003. -154 с.
5. Апушев А.К. Условия выращивания и биохимический состав листьев табака. В сб. Международной конференции Сратегия научного обеспечения АПк Рк в отраслях земледелия, растениеводства и садоводства: реальность и перспективы. 2004. –С. 59.
6. Елешев Р., Бекмағанбетов А., Агрохимия. Алматы, « Кайнар ». 1989. -399 б.
7. Каржасова А. Өсімдіктер тіршілігіндегі микроэлементтердің маңызы. Ғылым көкжиегінде, Наука: день сегодняшний, завтрашний. Алматы,
« Білім », 1998. –Б. 52-61.
8. Рахимбаева, Каржасова А.В., И.Р. Бишимбаева Н.К. Методическое руководство к практическим занятиям по культуре тканей растений. Алматы, Издательство КазГУ. 1984. –С. 28.
9. Г.Ж. Уалиханова. Өсімдіктер биотехнологиясы: Оқулық. – Алматы: « Қазақ университеті ». 2001. 350 б.
10. Hellez R.Recherches suz la natriton minerale des tissus veghtaux cultives
in vitro Bot. diol etveget t-14. 1953.
11. Шигельски Х.И., Ященко Б.У., Микроэлементы, эмиссионный спектральный анализ в культурах изолированных тканей и интактных растений. 1974. -С. 47-50.
12. Калинин Ф.Л., Сариоцкая В.В., Полищук В.Е., Методы культуры
тканей в физиологии и биохимии растений. Киев, Наукова думка,1980.
-С. 155-156.
13. Бутенко Р.Г. Куьтура изолированных тканей и физиология
морфогенеза. М.: Наука, 1964. -С. 127-138.
14. T. Muzashige, F. Skoog. Plant Phisiol., 1962.p.12-15.
15. Баврина Т.В., Голяновская С.А., Аксенова Н.П. Физиология растений. 1974. – С. 35-38.
16. Шамина З.Б., Бутенко Р.Г., Тарасов В.А. Генетика. Т.Ι. 1966. -С. 25-31.
17. Долгих Ю.И. Определение растовых параметров клеток женьшеня с целлью разработки модели для селекции. Физиология растений. 1982. - С. 45-47.
18. Битюцкий Н.П. Микроэлементы и растение. СПб. 1999. - С. 56-58.
19. Школьник М.Я., Макарова Н.А., Микроэлементы в сельскомхозяйстве, М-Л. 1957. –C. 143-149.
20. Аханов Ж.У., Джаланкузов Т.Д., Абдыхылыков С.Д. Основные
Направления научных исследований института почвоведения МОН РК на
ближайшее десятилетие. 2009. - С. 57-60.
21. Панин М.С. Формы соединений тяжелых металлов в почвах Семипалатинского прииртышья. 2007.-С. 231-235.
22. Сулейменов Б. У., Рубинштейн М.И. Свойста сероземов в зависимости от
Орошения. 2005. -50с.
23. Akasu M., Itakawa H., Fujita M. Biscoclaurine alkaloids in callus tissues of Stephania cepharantha. – Phytochemistry, 1976, 15, №4, p. 471-473.
24. Аханов Ж.У., Кан.В.М. Современные приоритеты развития агропромыш-
Леннного комплекса в РК.1998. – C. 15-18
25. Бутенко Р.Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений. – М.: Наука, 1964. -270 с.
26. И.Р. Рахимбаев, С.Ж. Колумбаева, С.А. Джокебаева. Культура клеток и клеточная инженерия растений. Алматы, 1993. - C .11-79.
27. Н.М. Андреева «Микроэлементы в сельском хозяйстве и медицине», Киев: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы Укр ССР, 1963. -690 с.
28. П.И. Анспок «Совершенствование способов применения микроэлементов в растеневодстве» // кн «Микроэлементы в биологии и их применение в сельском хозяйстве и медицине», Самарканд, 1990. - С. 115-116.
29. П.А. Власюк «Научные исследования и задачи по проблеме «Биологическая роль микроэлементов в жизни растений, животных и человека» // кн "Микроэлементы в жизни растений, животных и человека", Киев: Наукова думка, 1964. 324с.
30. П.А. Власюк, В.А. Жидков, В.И. Ивченко, З.М. Климовицкая, М.Ф. Охрименко, Э.В. Руданова, Т.Н. Сидоршина «Участие микроэлементов в обмене веществ растений»// кн «Биологическая роль микроэлементов», М.: Наука, 1983. -38 с.
31. Дж. Скок «Функция бора в растительной клетке»// кн «Микроэлементы», М.: Издательство иностранной литературы, 1962. -512 с.
32. В.В. Бирюнов «Основы промышленной биотехнологии», М. ″Колос″, 2004. -296 с.
33. О.С.Оранская «Сборник задач и упражнений по химической технологии и биотехнологии», Минск, 1989. -311 с.
34. Егоров Н.С «Биотехнология. Проблемы и перспективы биотехнологии», М.В.Ш., 1987. -159 с.
35. Каржасова А.К., Калекенов Д.К. Влияние микроэлементов на аминокислотный состав и гетерогенность белков цитоплазмы листьев табака. Известия. Биол.серия.2. Алматы, 1982. - С. 25-30.
36. Авунджян Э.С. О взаимовлиянии листьев разных и корневой системы растений табака в обмене аминокислот. ДАН Арм. ССР, 33, №2. 1961. - С. 79-82.
37. Авунджян Э.С., Карапетян С.А. Влияние азота комбинированного фосфором на изменение состава свободных аминокислот и сахаров у растений табака. Известия АН. Арм. ССР. Биол. н., 14. №7. 1961. –С. 17-18.
38. Авунджян Э.С., Асмаева А.П. Аминокислотный состав белковых фракций зерна пщеницы при длительном применении удобрений. «Сельскохозяйственная биология », том 3, №3, 1968. – 96 с.
39. Джапаридзе Л.И., Микеладзе Э.Г. Половое различие состава свободных аминокислот в листьях двудольных растений. « Физиология растений», том 16, вып. 1. 1969. - С. 150-164.
40. Поликарпочкина Р.Т, Хавкин Э.Е. Роль цинка в азотном обмене растущих клеток. « Физиология растений», том 19, вып. 3. 1972. -603 с.
41. Чернявская Т.Н., Туева О.Ф. Усвоение мочевины и изменение состава свободных аминокислот при фосфорном голодании растений.
« Физиология растений», том 16, вып.4, 1969. - С. 52-64.
42. Калекенов Д.К., Каржасова А.В. Микроэлементы – бор, медь,марганец и цинк в некоторых звеньях обмена азотистых веществ табачного растения. Биологические науки. Вып. 6, Алматы., 1973. - С. 177-182.
43.Школьник М.Я., Давыдова В.Н. О влиянии цинка и витаминов В1 и В6 на включение С14 тирозина в белки. 1957. - С. 52-65.
44. Власюк П. А., Шматыко И. Г., Рубанюк Е.Н. Значение микроэлемента цинка и бора в аминокислотном обмене и засухоустойчивости пщеницы.
« Физиология растений», том 15, вып.2, 1968. - С. 86-95.
45. Власюк П.А., Зоря В.Т. Формы азота у растений при разной обеспечености их марганцем. Второй Всесоюзный биох. съезд Тезисы секц. Сообщ 13 секции.биох. микроэл., 1970. - С. 17-19.
46. Баранова Л.С. Влияния борного питания на содержание некоторых свободных амнокислот в онтогенезе ячменя. Зап. Ленинг. С-х. Ин-та. 139. №3, 1969. - С. 84-90.
47. Климовицкая З.М., Ковальчук М. И. О распределении белкового азота в клеточных структурах растений под влиянием марганца. Применение микроэлементов в сельском хозяйстве. Киев, 1965, - С. 33-37.
48. Зоря В. Т. Метаболизм азотистых соединений при иаргенцевой недостаточности растений. Автореф. дис. кан. биол. наук. Киев, 1970. - С.25-27.
49. Захарчишина В. А., Горбатько Г. П. Электрофоретические исследования растворимых белков бордефицитных растений гороха и подсолнечника. – Вестн. Харьковского ун-та, 1979, №189, - С. 74-78.
50. Озолиня Т. Р., Лапиня Л. П. Связывание меди с белками в листьях растений. « Физиология растений», 1976, №6 , - С. 1134-1140.
51. Каталымов М.В., Микроэлементы и микроудобрения, М.-Л., 1965. - 254с.
52. Г.Ж. Уалиханова, Өсімдіктер биотехнологиясы. – Алматы: Қазақ Ұлттық университеті, 2001. - 350 б.
53. Кулаева О.Н, Кузнецов В.В., Новеишие достижения и перспективы в облости изучения цитокининов. Физиология растений, 2002.№4. – C. 34-41.
54. Шамина З.Б., Бутенко Р.Г. Оптимизация питательной среды для культивирования ткани Vicia faba L: - Физиология растений, 1976, 23, вып. – С. 1264-1268.
55. Шевякова Н.И. Влияние солей на биосинтез некоторых серусодержащих аминокислот в листьях конских бобов. ДАН СССР, том 167. №2, 1966. –С 471-473.
56. Хавкин Э.Е. Возростные изменения свободных аминокислот и накопления аминомаляной кислоты в листьях бобовых растений. « Физиология
Пән: Экология, Қоршаған ортаны қорғау
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 50 бет
Таңдаулыға:
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 50 бет
Таңдаулыға:
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ
МИНИСТРЛІГІ
ӘЛ-ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
ЭКОЛОГИЯ МАМАНДЫҒЫ БОЙЫНША
ЖАЛПЫУНИВЕРСИТЕТТІК МАГИСТРАТУРА
МАГИСТРЛІК ДИССЕРТАЦИЯ
ТЕМЕКІ ӨСІМДІГІН МОДЕЛЬ ЕСЕБІНДЕ IN VITRO ЖӘНЕ IN VIVOМИКРОЭЛЕМЕНТТЕРДІ
ЖАҒДАЙЫНДА ӨСІРГЕНДЕ ҚОЛДАНУ ТЕХНОЛОГИЯСЫ ЖӘНЕ ОНЫҢ ЭКОЛОГИЯЛЫҚ МАҢЫЗЫ
Орындаған:
2 курс магистранты:
Бекмұхамедқызы Б.
Ғылыми жетекші:
б.ғ.к., доцент
Каржасова А.В.
Норма бақылаушы
а.ш.ғ.к.,
Рыспеков Т.Р.
Қорғауға жіберілді:
Жалпы химия және
химиялық экология кафедрасының
меңгерушісі, х.ғ.к., доцент Төреғожина
Ж.Р.
Алматы, 2011
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... 4
1 ӘДЕБИЕТКЕ
ШОЛУ ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... 6
1.1 Оңтүстік Қазақстан аймағының топырақтарына
экологиялық
сипаттама ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ..6
1.2 Топырақтың арам шөптермен ластануын бақылау
(мониторингі) ... ... ... ... ..8
Экологиялық биотехнологияның
маңызы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...9
1.4 Қазақстан топырағындағы микроэлементтердің
мөлшері ... ... ... ... ... ... ... ...12
1.5 Өсімдіктер тіршілігіндегі микроэлементтердің
ролі ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... .14
Өсімдіктердің аминқышқылдық құрамына микроэлементтердің әсері ... ... .21
2 ЭКСПЕРИМЕНТТІК
БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... 24
2.1 Зерттеу
нысаны ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... .24
2.2 Эксперимент жүргізу
әдістемесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... .24
3 НӘТИЖЕЛЕР МЕН ОЛАРДЫ
ТАЛДАУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...27
3.1 Қоректік ортаның құрамы мен экспланттардың шығу тегіне байланысты
каллустардың
түзілуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ..27
3.1.1 Каллус биомассасына бор және марганецтің
әсері ... ... ... ... ... ... ... . ... ... .28
3.1.2 Темекі каллустарындағы митоздық индекстің
өзгеруі ... ... ... ... ... ... ... ... .30
3.2 Темекі жапырағының бос аминқышқылдық құрамына микроэлементтердің
әсері ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ..31
3.3 Өсімдік жапырағындағы цитоплазма белоктарының гетерогенділігі мен
аминқышқылдық құрамына микроэлементтердің
әсері ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ...40
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ..44
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .47
АНЫҚТАМАЛАР
Ауксиндер – индол тобына жататын фитогормрндар және олардың
туындылары: β-индолил-3-сірке қышқылы (ИСҚ), индолил май қышқылы (ИМҚ),
нафтилсірке қышқылы (НСҚ), 2,4-дихлорфеноксірке қышқылы (2,4-Д) т.б.
in vitro – шыныда, жасанды жағдайда.
in vivo – тірі, организмнен бөлінбеген.
Каллус – ұлпа, өсімдік клеткаларының ретсіз бөлінуінің нәтижесінде
пайда болады.
Эксплант – мүшенің немесе ұлпаның бөлігі, оны жеке өсіруге немесе
одан бастапқы каллус алуға болады.
Клеткалық инженерия – қайта құрастыру, будандастыру негізінде
клетканың жаңа типін жасау әдісі. Клеткңаларды жасанды жолдармен
будандастырғанда, сомалық ( жыныстық емес) клеткаларды бір-біріне қосқанда
будан геном түзіледі. Ал, клеткаларды қайта құрастырғанда клетканың
құрамына кіретін ядроны, цитоплазманы, митохондрияларды, хлоропласттарды,
хромосомаларды әртүрлі клеткалардан алып жаңа клетканы жасайды.
Биотрансформация – қоректік ортада өскен клеткалардың ферменттері
қатысуымен арзан және қоры мол бастапқы заттардан биологиялық активті
қосылыстарды синтездеу.
Тотипотенттілік - өсімдіктердің сомалық клеткаларының өсуге
қабілеттілігін толық көрсете алуы, яғни ядро бүтін организм түзу
мүмкіндігін іске асырады.
Өсіру циклі – трансплантты немесе сұйық қоректік ортада өскен
клеткалардың бөлігін жаңа қоректік ортаға отырғызғаннан бастап келесі жаңа
қоректік ортаға ауыстырғанға дейінгі кезең.
Клеткаларды сұйық қоректік ортада өсіру – жеке клеткаларды немесе
кішігірім клеткалар топтарын аппаратура арқылы ауамен қамтамасыз етіп және
араластыра отырып сұйық қоректік ортада өсіру.
Клеткаларды жаңа қоректік ортаға отырғызу – клеткаларды жаңадан
дайындалған қоректік ортасы бар шыны ыдысқа ауыстырып отырғызу.
Өсімдіктерді сауықтыру - өсімдіктерді жасанды ортада (in vitro)
өсіріп, бактериялық, саңырауқұлақтық және вирустық ауру қоздырушылардан
сауықтыру.
Мұздатып сақтау – мұздатып алып өте төмен температурада сақтау,
мысалы: сұйық азотта – 1960С температурада.
КІРІСПЕ
Ауыл шаруашылығын дамыту жолында Қазақстан республикасының жаңа
формацияға өтуі аграрлық секторға көптеген міндеттер жүктеді. Осы
міндеттердің біріне егістік жерлерді тиімді пайдалану, топырақтың тиімді
(эффективті) өнімділігін арттыру, ауысымсыз дақылдарды (монодақыл)
көпжылдар бойы жүргізуден туындайтын жағымсыз құбылыстарды алдын алу
шаралары жатады. Ауыл шаруашылығының экономикалық деңгейінің төмендігінен
ауылшаруашылық өнімдерінің түсімі мен көлемі азаюда [1]. Мұндай келеңсіз
жағдайлардың етек алуы әр түрлі әсер ету факторларға тікелей байланысты.
Яғни, жер өңдеу технологиясына, климаттық жағдайларға, аралас дақыл себу
мен өсімдіктің түсіміне, өніміне тікелей әсер ететін топырақ құрамына
байланысты. Осы аталғандар ескерілмеген жағдайда жылдан жылға егістік
жерлердің экологиялық күйі нашарлап, алқаптарды арамшөп басу, түрлі аурулар
мен зиянкестердің пайда болуына және өнімнің түсімі мен қатар сапасын да
төмендететіні белгілі [3].
Ауылшаруашылық өсімдіктерінің өнімділігін арттырудың бір жолы –
минералды тыңайтқыштарды тиімді пайдалану.
Заманауй өсімдік экологиялық физиологиясы мен экологиялық
биотехнологияның өзекті мәселелерінің бірі – сыртқы орта факторларының
ауылшаруашылық өсімдіктерінің өніміне әсерін зерттеу. Осыған орай
микротыңайтқыштарды қолданудағы қалыптасқан теориялық және практикалық
тәсілдер темекі өсімдігін өсіруге ( модель есебінде) пайдалану арқылы оны
басқа да өсімдіктерді өсіруге қолдануға болады. Ежелден белгілі темекі
өсімдігі пластикалық (өте бейім) өсімдік болғандықтан әртүрлі салаларда
(гендік инженерия, in vitro жағдайында клеткаларды өсіру, генетика,
молекулалық-биология, биохимия, селекция, өсімдіктер физиологиясы) ғылыми
тәжірибе жүргізуге модель есебінде өте қолайлы объект ретінде пайдаланады.
Темекі өсімдігі (Nicotiana tabacum L.) алқа тұқымдастарға жататын
бір жылдық техникалық мәдени өсімдік. Темекіні адам шеккенде зияны бар
екені белгілі, сонымен қатар оны өндірісте лимон, алмақышқылдарын өндіруге,
парфюмерлік өндірісте эфир майлар шығаруға пайдаланады. Сонымен бірге
темекінің құрамындағы улы заттарды орман ағаштарымен ауылшаруашылық
өсімдіктерін зиянды жәндіктерден (инсектицид есебінде) қорғауға
пайдаланады. Сабағынан жоғары сапалы қағаз, биожағармай шығаруға болады.
Темекі өсімдігінің дәнінен күнжарасын (жмых) шығарады.
Соңғы кездері темекіден малға жемдік және техникалық белоктар алу
жолдары да қарастырылған [2].
Магистрлік диссертациялық жұмыстың мақсаты –темекі өсімдігінің өсу
көрсеткіштеріне, өніміне микроэлементтердің (Mn, B, Cu, Zn) әсерін in vitro
және in vivo жағдайында зерттеу , алынған нәтижелерді модель есебінде басқа
да ауылшаруашылық өсімдіктерге қолдану. Қоршаған ортаға микротыңайтқыштар
шектен тыс түспеу мақсатында
(микротыңайтқыштарды) тиімді пайдалану.
Жұмыстың міндеті:
- Биотехнологиялық әдісті пайдалана отырып микроэлементтердің
өсімдіктің өсу көрсеткіштеріне (каллус түзілу, митоздық цикл, биомасса)
әсерін зерттеу.
-Жылы жай жағдайында микроэлементтердің әсерін зерттеу.
-Дала жағдайында микроэлементтердің өсімдіктің аминқышқылдық құрамына
әсерін зерттеу.
Жұмыстың жаңалығы:
- Микроэлементтердің каллус клеткалардың митоздық индексіне,
биомассасына әсерін зерттеу.
- Осыдан алынған нәтижелерді басқа да өсімдіктерге пайдалану
(модель есебінде).
- in vivo жағдайында өсірілген көшеттерде микроэлементтердің қалдық
әсерін ең алғаш рет зерттеу.
- Микротыңайтқыштарды пайдалану арқылы эколого-экономикалық бақылаудан
алынған мәліметтерді агроөндірістік кешендегі басқа да ауылшаруашылық
дақылдарға қолдану.
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1.1 Оңтүстік Қазақстан аймағының топырақтарына экологиялық
сипаттама
Оңтүстік Шығыс Қазақстанның топырақ жамылғысы мен климат түзуінің
ерекшелігі зоналық заңдылығына байланысты. Аймақтың климаты қатаң
континенталды, температураның жыл бойы құбылмалылығымен, жауын-шашын
мөлшерінің молдығымен ерекшеленеді ( 509-669 мм).
Территорияға тән климаттық сипаттамалар: қысы суық, жаз мезгілі ұзақ
әрі ыстық, кеш көктемдік және ерте күздік үсіктің болып тұруы, ұзақ
уақытқа созылатын ауа температурасының жоғарылығы, ылғалдың қарқынды
булануы.
Көктемгі үсік сәуір айының аяғында аяқталса, күзгі үсік қыркүйек
айының аяғы мен қазан айының басында басталады. Аязсыз күндердің орташа
ұзақтығы 150-170 күн.
Жауын-шашынның жылдық мөлшері 350-650 мм аралығында өзгеріп отырады.
Бір маусым ішінде 120-300 мм түседі. Тұрақты қар жамылығысы қараша айының
аяғы мен желтоқсан айының басында пайда болып, 85-100 күн жатады. Қар
жамылғысының биіктігі 25-30 см жетеді.
Ауаның орташа жылдық температурасы 8,1оС. Жаз айының термикалық
ресурстары ауылшаруашылық өнімдерін өсіруге өте қолайлы. Ауның салыстырмалы
ылғалдылығы өте ыстық кезеңдерде 1% -дан 30%-ға дейін төмендеуі мүмкін.
Аймақтың климаттық көрсеткіштеріне жасалған анализ бойынша бұл зонада
ауылшаруашылық дақылдарын өсіруге қолайлы табиғат жағдайларының бар екенін
көрсетеді. Әсіресе, Алматы облысының табиғат жағдайлары қолайлы, себебі жер
асты сулары жақын орналасқан [3].
Топырақ жамылғысы. Территорияның өсімдік жамылғысы гидроморфты,
элювиальды-гидроморфты топырақта өсетін тау етегі дала зонасына тән.
Аймақтың өсімдік жамылғыларына: жусан (Artemisia terra alba, Artemisia
sublessingiana, Artemisia incana), бидайық (Agropyrum repens), шалғын
(Carex pachystilis), қамыс (Phragmites communis), сүттіген (Euphorlia
unclulata), мия (Celycyrhyza), түйе табан (Alhagi). Көктем кезінде
эфемерлер көптеп өседі (Poa bulbosa, Carex stenophylla). Таулы алқаптардың
етегінде ені әр жерде әр түрлі болып, батыстан шығысқа қарай созылған тау
етегіндегі шөлді дала зонасы жатады. Жазықтағы шөлді дала зонасына
қарағанда тау етектерінде жатқандықтан, бұл аймақтың табиғи жағдайы өзгеше
келеді. Сондықтан бұл алқапты пайдалану жағдайы да басқаша.
Тау етегіндегі шөлді далалы аймақтағы ылғал мөлшері жазық
террриториядағы шөлді дала зонасына қарағанда әлдеқайда мол. Ылғалдың
орташа мөлшері 250-360 мм-ге дейін жетеді. Ылғал көбінесе жылдың көктемгі
және қысқы айларында түседі де, жаз, күз айлары құрғақ болады. Бұл аймақта
қысқы, көктемгі ылғалды дұрыс пайдаланып, ерте пісетін астық дақылдары-
күздік және жаздық бидай, арпа егіледі. Ал суармалы жерлерде де астықтан
басқа бағалы дақылдар: мақта, қант қызылшасы, жүгері, беде мен көкеністер,
темекі, бау ағаштары мен жүзімдіктер жақсы өніп-өседі.
Қалған жерлері көктемгі, күзгі мал жайылымдары. Бұл аймақтың
топырағы, негізіне, сұрғылт түсті. Оның өзі тау етегінде жатқан аймақтардың
таулы алқаптан қаншалықты қашықтығына, осыған сәйкес түсетін ылғалдың
мөлшеріне байланысты. Топырақ түсі де өзгеріп, бірнеше зонашаға бөлінеді.
Таудан алыс жерлерде топырақтың ашық сұрғылт түсті зонашасы жатады, одан
кейін кәдімгі сұрғылт түсті топырақ, ал тауға ең жақын аймақта күңгірт
сұрғылт түсті топырақ және ашық қызғылт-қара қоңыр топырақтар зонашасы
кездеседі. Осы үш зонашаның соңғысында ғана, яғни күңгірт сарғылт түсті
және ашық қызғылт қара қоңыр топырақтар таралған алқапта ғана суарылмайтын
егіс өседі, ал сұрғылт және ашық сұрғылт топырақ таралған аймақта егістікті
қолдан суармайынша жақсы өнім алынбайды. Негізінде алғашқы екі зонашада
Алматы, Жамбыл, Талдықорған облыстарының қант қызылша егістері, суармалы
жерлердегі астықтар, темекі, көкеніс, бау-бақша, жүзімдіктері, Оңтүстік
Қазақстан облысының мақтасы мен дәрілік шөптер алқабы, бау-бақша,
жүзімдіктер орын алған [6].
Қазақстан Республикасының үлкен территориясының көп бөлігі
ауылшаруашылығына арналған жерлер. Республиканың 272,5 млн. га
территориясының 222,5 млн. га ауылшаруашылығына пайдаланатын жерлер.
Жердің негізгі құраушы бөлігі топырақ болып табылады. Топырақ жердің
қасиетін, негізгі даму заңдылықтары мен шаруашылыққа жарамдылығын,
ауылшаруашылық дақылдарын егетін, орманшаруашылығына жарамдылыған
сипаттайды. Яғни, топырақ жердің биоөнімділігін анықтайтын адамзаттың басты
табиғи ресурстарының бірі. Сонымен қатар, топырақ экологиялық,
энергетикалық, геохимиялық, газо-атмосфералық тағы басқа адам баласы үшін
өте маңызды функцияларды атқарады. Қазақстан топырағы оридті және
экстраоридті жағдайда болғандықтан басқа мемлекеттердің (Канада, АҚШ,
Еуропа мемлекеттері) топырағынан антропогенді жүктемелерге тұрақтылығы
төмен [20].
Оңтүстік Қазақстандағы көптеген аудандардың топырағы су ресурстарының
тапшылығынан, малды шектен тыс жайғаннан, өсімдік жамылғысы кедейленіп, жел
эрозиясы салдарынан шөлдену процесі кең етек алуда. Осы аталған жағымсыз
жағдайлар нәтижесінде топырақ жарамсыз болып қалады [24].
Республиканың суармалы аймақтарында топырақтың ирригациялық эрозиясы,
екінші ретті тұздану процестер, сорлану, фтор және ауыр металдармен
ластануы мен физико-химиялық қасиетінің нашарлауы кең етек алуда [22].
Топырақ белгілі бір қасиетке ие бола отырып, жануар, өсімдік өнімдері
арқылы адам организміне ластағыштардың түсу көзі болуы мүмкін. Сонымен
қатар, ластанған топырақ су мен ауаны ластаушы көздің бірі [21].
1.2 Топырақтың арамшөптермен ластануын бақылау (мониторингі)
Қазақстан Республикасының 2006-2010 жж. арналған агроөнеркәсіп
кешенінің тұрақты даму концепциясының міндеттеріне сәйкес,
агрофитоценоздарда арамшөптердің қалыптасуы, олармен ластануын болжау,
фитосанитарлы жағдайының стабильді нормативтерін анықтау, экологиялық
қауіпсіздік пен экономикалық эффективтілікті қамтамасыз ететін
мүмкіндігінше максималды өнімділікке жету міндеті тұр [4].
Арамшөптер және олармен күрес жерөңдеу саласындағы әлі күнге дейін
шешімін таппай келе жатқан, үнемі бақылау мен күрсу шараларын жетілдіруді
қажет ететін мәселелердің бірі.
Ландшафттық жер өңдеуде арамшөптермен күресу жүйесі агроэкожүйені
басқарудың негізгі бөлімі ретінде қарастырылу қажет. Осыған байланысты,
арамшөптердің санын реттеу жолын жасау үшін алдымен әр алқапты жеке-жеке
бақылау керек, яғни олар белгілі агрофитоценоздарға бейімделген болу керек.
Шынайы табиғи жағдайдағы егіс алқаптарында көптеген ауылшаруашылық
өсімдіктерімен қатар арамшөптер, зиянды жәндіктер мен фитопатогенді
организмдер кездеседі.
Мәдени өсімдіктерге зиянды организмдерден келетін залал өте кең және
әртүрлі. Осы келтірілетін зияннның ең жағымсыз жағы алынатын өнімнің сапасы
мен өнімділігін төмендетуі. ТМД елдері бойынша түрлі зиянкестер мен
арамшөптерден келетін зияннан бидай 24,4%, мақта 33,9% күріш 47,1%-ға
төмендеген [5].
Арамшөп көбінесе ауылшаруашылық өсімдіктерін көшет жағдайына
ауыстырғанға дейін жер бетіне шығып, топырақ бетіне мықтап бекіп,
тамырланып алады. Ерте көктемнің өзінде қыстық, жыздық арамшөптер қаулап
өсе бастайды. Олардың біразы жерді қопсытып, өңдеу кезінде жойылады.
Бірақта, бір айдан кейін мәдени өсімдіктің тамырлануы кезінде арамшөптер
саны 207 талм2 дейін, гүлдену кезінде 247,5 тал м2 көбейеді. Бұл кезеңде
әсіресе өте зиянды арамшөптер қаулап өседі, соның ішінде қамыс -14,3%,
тауық тары -15,5%, амброзия-10,3%, ақ марь-13,8%, щирица-18,1%, кәдімгі
сары сояу-2,3 % құрайды. Агрофитоценоздардың арамшөптер құрамының мұндай
болуы ауылшаруашылық өнімділігін күрт төмендетеді .
Агрофитоценоздарға жүргізілген гербологиялық мониторинг нәтижелері
мынандай қорытындылар жасауға алып келеді:
- күздік бидайға жүргізілген мониторинг нәтижесінде алынған мәліметтер
бойынша егіс алқабында арамшөптің 53 түрі кездесетінін және де олардың 8
түрі жиі кездесетінін көрсетті.
-жүгері өсіретін алқапта арамшөптердің 46 түрі кездеседі. 1м2 шаққанда
арамшөптер саны 176 тал құраған. Оның ішінде 11 түрі доминантты, олар
жүгері өсімдігіне қарағанда өте төзімді және өнімділігіне көп залал
келтіретіндер.
-соя егіс алқаптарына келетін арамшөптердің саны 1м2-35 тал. Оның ішіндегі
доминантты түрлері 13.
-темекі егіс алқаптарында 42 түрі кездессе, оның 10 түрі доминантты. Әрбір
ауылшаруашылық дақылдарының арамшөптермен бұлай ластануы белгілі бір
жағдайлар мен агрофитоценоздың түзілу сипаттамасына байланысты [4, 5].
Егіс алқаптарында арамшөптердің доминантты түрлеріне: жабайы қарасора,
кенешөп, амброзия, итқонақ, гүлтәжі, сарықалуен жатады. Жоғары да аталып
өткендерден басқа да маманданған арамшөп түрлерімен де егіс алқаптары
ластанады. Жүгері өсіретін алқаптар – ақ меңдуана, сүттіген, кәдімгі қамыс,
ақ алабұтамен, ал соя – ошаған, бидайық, қарашоғыр, дала шырмауығымен,
темекі – алабұта, кәдімгі қамыс, шырмауық, күнбағыс сұңғылымен.
Темекі екпе жерлерде арамшөптердің қаптап өсіп залал келтіруі барлық
вегетациялық кезеңдерде байқалады, әсіресе көшеттен кейінгі алғашқы 10-15
күнде. Бұл кезеңде қаулап өскен арамшөптер әлі тамырлана қоймаған, баяу
өсіп келе жатқан әлсіз темекі өсімдігінің тіршілігіне кері әсерін тигізеді.
Сондықтан бұл кезең өте қиын кезең болып табылады.
Арамшөптерді азайтудың бір жолы ауыспалы екпені пайдалану. Мысалы,
осы әдіспен өсірілген темекі өсімдігі егіс алқабындағы арамшөптер саны 35,3-
42,0 талм2 құраған (2-3 есе төмен). Ал егер осы егіс алқабына келер жылы
қайтадан темекі өсірсек ( монодақыл), онда арамшөптар саны қайта көбейеді
63,3-110,2 талм2.
Арамшөптердің зияндылығын төмендетудің бірден-бір жолы ауыспалы
егіншілікті пайдалану. Аралас дақылдарды себу фитосанитарлық тұрақтылық пен
арамшөптердің зияндылығын төмендетуді реттеп отырады [6].
1.3 Өсімдік тіршілігінде экологиялық биотехнологияның маңызы
Биотехнология – ғылым мен өндірістің жаңа саласы. Биотехнология
дегеніміз, биологиялық объектілер мен биологиялық процестердің негізінде
жаңа түбегейлі жаңа технологиялар құру, сол арқылы адамға қажетті өнімдерді
алу. Биологиялық объектілерге сан алуан организмдер, олардың әр түрлі
мүшелері мен ұлпалары, әсіресе клеткалары және протопластары, солардың
құрамындағы органоидтар, хромосомалар, тіпті жекеленген гендер де жатады.
Ал, биологиялық процестерге келер болсақ, олардың тіршілік үшін маңыздылары
- өніп-өсу, даму, көбею, зат пен энергия алмасу, информация қабылдау,
сақтау, пайдалану және стрестік, қолайсыз факторларға бейімделу болып
табылады. Биотехнологиялық жолмен алынатын өнімдерге көптеген дәрі-
дәрмектер, белоктар, ферменттік препараттар, құлпырған табиғи бояулар, хош
иісті заттар, витаминдер, тағы басқа да биологиялық активті қосындылар
кіреді [9].
Биотехнологиялық әдістердің көмегімен селекция процесін жүргізуде
ежелден қолданып келе жатқан тәсілдерді ( будандастыру, мутагенез, сұрыптау
т.б ) едәуір жеңілдетуге, тездетуге болады. Бұл бір дейік. Екіншіден,
керемет зор нәтижелерге қол жеткізетін мүмкіндіктер тууына жол ашылды.
Бұлар биоинженерия ( клеткалық инженерия, гендік инженерия ) принциптері
негізінде бұрын-соңды дүниеде болмаған, түп тұқияннан қалыптасқан
қасиеттерді тіпті қиялға симастай етіп өзгертіп, жаңа организмдерді
конструкциялау, жасап шығару. Осындай биотехнологиялық жолдармен
өсімдіктердің сапалы сорттары, малдың асыл тұқымдары, микроорганизмдердің
аса өнімді штаммдары алынады.
Сонымен, биотехнология процестердің өту заңдылықтарын терең зерттеп,
ұғу арқасында биологиялық объектілердің қызметін пайдалану негізінде іске
асырылатын қазіргі заманның өте тиімді де биік деңгейдегі технологиясы.
Биотехнологияның бұрыннан қалыптасқан салаларынан басқа ,
биотехнологияның жетістіктерін экономиканы дамыту үшін қолдануға байланысты
– ауылшаруашылық биотехнологиясы, фармацевтикалық (немесе
медициналық) биотехнология, геобиотехнология, биотехнологиялық энергетика,
экологиялық биотехнология сияқты салалар қалыптасты [34].
Сонымен қатар, in vitro жағдайындағы өсімдік клеткалары үшін
морфологиялық, физиологиялық және цитогенетикалық гетерогенділік тән.
Морфологиялық гетерогенділік деп клетка ядролары мен клетка пішіндері,
өлшемдерінің әртүрлілігін түсінеміз. Ал, өсіріліп отырған тканьдер
клеткаларының физиологиялық жағдайы да әр түрлі : бөлініп, өсіп, қартайып,
өліп жатқан клеткалар болады. Клетка популяцияларының цитогенетикалық
гетерогенділігі әдетте хромосомалардың санының өзгеруімен
түсіндіріледі [26].
Биотехнологиялық жолдармен қазіргі таңдағы экологиялық мәселелердің
шешімін табуға болады:
- in vitro жағдайында өсірген өсімдік клеткалары табиғи өсімдікке тән
биосинтездік қасиетін сақтайды, сондықтан оларды экономикалық маңызы бар
заттарды өндіру үшін пайдалануға болады. Сөйтіп, өсімдік клеткаларын
өнеркәсіпті технологияларда қолданудың әр түрлі жолдары бар. Маңызды
заттарды синтездеумен қатар оларды тағы биотрансформацияға, яғни арзан
заттарды басқа бағалы заттарға айналдыру үшін пайдаланады. Және де
экологиялық таза өнімдер алуға көптеген мүмкіншіліктер туғызуда [26].
- Тотипатенттік қасиет деген жеке өсімдік клеткаларынан бүтін
организмнің дамуы. Осы тотипатенттік қасиеттің бірегей ерекшелігін
пайдаланып селекция процесі мен өсімдіктерді көбейту жолдарын жеңілдетіп
және тездетіп ауыл шаруашылығында қолданылатын жаңа технологияларды жасауға
мүмкіншілік туды. Мысалы, жеке клетканың бастапқы өсімдіктің барлық
белгілері сақталған бүтін өсімдікті қайтадан шығаруға қабілеттілігі бар деп
айтып кеттік. Ол клондық микрокөбейту әдісінің негізі болды. Бұл
технологиямен экологиялық мәселелердің бірі болып отырған
биоалуантүрлілікті сақтау жолында өз шешімін тауып отыр. Яғни, сирек
кездесетін немесе жоғалып бара жатқан өсімдіктердің түрлерін, бағалы
селекциялық объектілерді және вирустан таза залалсыздандырылған
өсімдіктерді көбейту үшін нәтижелі қолдануда. Апикальды меристема
клеткаларының клондары (бір клетканың ұрпақтары) вирустан таза болады.
Соның арқасында қазір бағалы картоп сорттарының, жүзімнің, көкеністердің,
жеміс-жидек, әсемдік өсімдіктердің, ағаш тұқымдастарының көшеттерін мол
шығаратын рентабельді технологиялар жасалды. Бұл технологиялар
сауықтырылған өсімдік шаруашылығының негізін қалады [52].
- Тікелей ДНҚ-ның деңгейінде өткізілетін жасанды өзгерістер арқылы
нәсілдік қасиеті өзгерген өсімдіктерді, тіпті мүлде жаңа формаларды
шығаруға болады. Бұндай тәжірибелерді ген инженериясы атқарады. Өсірген
клеткаларда мутацияларды қоздырып, оларды сұрыптап алып, кейін регенерант
өсімдіктерін шығару, генетикалық базисті кеңейтудің тағы бір жолы. Практика
үшін ең маңыздысы, осы әдіспен жоғары және төмен температураға, тұздарға,
гербицидтерге, патотоксиндерге төзімді мутант клеткаларын сұрыптап алу
[32].
- Сирек кездесетін және жоғалып бара жатқан өсімдік түрлерінің
генофондын сақтап қалу мақсатымен және селекцияға бағалы объектілер мен
қосымша заттарды бөліп шығаратын құнды клетка штамдарын сақтау үшін гендер
банкін жасау әдістері жете зерттеліп жатыр. Гендер банкінің мәнісі -
өсімдік клеткаларын сұйық азотта (to -196 о С) ұзақ сақтау. Қазірдің өзінде
көптеген өсімдіктердің өте қатты мұздатылған жеке клеткалары еріген соң
бөліне келе, морфогенез арқылы ұрық бере алатын өсімдіктерді түзеді.
- Маңызды заттарды синтездейтін клеткаларды өсіру биотехнологияның
жаңа саласы. Дағдылы биотехнологиялар бағалы биологиялық активті заттарды
алу үшін бүтін организмдерді пайдаланса (өсімдіктерді, жануарларды), осы
заманғы биотехнология ерікті немесе иммобилизденген өсімдік клеткаларын
өсіруге сүйенген клеткалық технологияларға негізделген. Дағдылы өсімдіктер
шикі затымен салыстырғанда өсірілетін клеткалардың мынадай артықшылықтары
болады: 1) қоршаған ортаның әр түрлі факторланының (климат, маусым, ауа
райы, топырақ жағдайы, зиянкестер) ықпалынан тәуелсіздік; 2) өсіру
жағдайларын өте жақсы деңгейде үзбей қамтамасыз ету; 3) егіс көлемі
үнемделеді [26].
Өсімдіктер көптеген маңызды заттардың бірден-бір қайнар көзі болып
табылады. Бірақ өсімдік шикі затының қоры табиғатта таусылып бара жатыр.
Осыны еске алғанда клеткалық технологиялардың орны болашақта ерекше зор
екенін түсінуге болады.
- Көптеген пайдалы өсімдіктер толып жатқан вирустар, бактериялар және
саңырауқұлақтар қоздыратын ауруларға шалдығады. Соның зардабынан жыл сайын
олардың өнімі төмендеп, сапасы нашарлайды. Клондық микрокөбейту кезінде
стерильденген экспланттарды асептикалық жағдайда өсірудің арқасында
өсімдіктер бактериялық және саңырауқұлақтық патогендерден сауықтырылады.
- Жаңа қарқынды технологиялар бойынша ауыл шаруашылығында гербицидтер
кеңінен қолданылады. Қазіргі кезде бұрын қолданылған экологияға қауіпті,
сүтқоректілерге улы гербицидтердің орнына жаңа, қауіпсіз гербицидтер
пайдаланылады. Бірақ олардың да кемшіліктері бар. Олар арам шөптерді жоюмен
қатар екпе өсімдіктердің де өсуін тежейді. Глифосат, атразиндер,
сульфонилмочевина туындылары сияқты тиімділігі жоғары гербицидтерге кейбір
арам шөптер төзімді келеді.
- Өсімдіктерді зиянкес жәндіктерден қорғау үшін химиялық заттар –
инсектицидтер қолданылады. Бірақ олар сүтқоректілерге де зиян келтіреді,
пайдалы жәндіктерді өлтіреді, қоршаған ортаны ластайды, бағасы қымбат
болады және де зиянкестер оларға тез бейімделіп кетеді. Сондықтан
биологиялық жолмен күресу амалдары өзіне назар аударуда, өйткені олар әр
жәндік түріне сәйкес қатаң таңдауда әсер етеді және де зиянкестер
биопестицидке бейімделе алмайды. Бұл бағытта қызықтыратын әсіресе
микробиологиялық пестицидтер. Олар зиянкесті өлтіретін микроб токсиндері
[33].
- Өсімдіктер қоршаған ортаның көптеген қолайсыз факторларының әсеріне
тап болады. Олар жоғары және төменгі температура, ылғалдың жетіспеушілігі
(құрғақшылық), топырақтың тұздануы (сор топырақ), ауаның газдануы,
минералдық заттардың жетіспеушілігі немесе керісінше шектен тыс көбеюі. Бұл
факторлар өте көп болғандықтан олардан қорғану жолдары да әр түрлі [9].
1.4 Қазақстан топырағындағы микроэлементтердің мөлшері
Ауыл шаруашылығында қолданылып келе жатқан химиялық элементтер
арасында бор, марганец, мырыш, мыс, молибден, кобальт жер қыртысында
өсімдіктер мен басқа да тірі организмдер құрамында аз болғандықтан
микроэлементтер қатарына қосылады. Жер қыртысында олардың басым көпшілігі
қосылыстар күйінде, ал кейбіреулері (мыс, кобальт) бос күйінде де
кездеседі. Сондықтан кез келген микроэлементтер әр түрлі топырақтарда
өсетін өсімдіктердің өзіне тән және физиологиялық жеке роль атқарады. Бір
микроэлементтің әсері екінші микроэлементтің орнын толтыра алмайды.
Шаруашылықтарда микротыңайтқыштарды қолданудың жоспарын жасағанда,
топырақтағы микроэлементтердің жалпы қорымен бірге оның өсімдік бойына
сіңіре алатын шамалы ғана бөлігі ескеріледі. Бұл ретте сонымен бірге
қоректі заттар көзі болып табылатын олардың жылжымалы түрлері де есепке
алынады [6].
Әр түрлі топырақтардың химиялық құрамын зерттеген кезде ондағы
көптеген микроэлементтердің мейлінше кең көлемде ауытқитыны анықталды.
Мәселен, батпақты жерлерде әдетте мыс аз, тундра топырағында бор мөлшері
бәсең, ал молибден т.б. мейлінше бай болып келеді. Ал құмды топырақтарда
әдетте барлық микроэлементтердің жалпы қоры да өте аз кездеседі.
Қандай болмасын макро және микроэлементтердің топырақтарда ауытқымалы
мөлшерде болуы биогеохимиялық аймақ деп аталады. Топырақтағы белгілі
микроэлементтердің нормадан тыс ауытқуы байқалатын аудандардағы адам мен
мал ауруларына қарсы күресте үлкен роль атқарады. Белгілі географиялық
аймақтарда өсетін өсімдіктерден бірқатар ерекше өзгерістер (биологиялық
реакция) білінеді. Бұл өзгерістер ауру сипатын өзгертеді, кейде тіпті
өсімдіктердің тіршілігін жойып, олардың ерекше жағдайларға бейімделу
процесіне әсерін тигізеді. Соның нәтижесінде сол аймақта ғана әдеттен тыс
құбылыстар дамиды. Мұның өзі топырақтардың қандай элементтерге бай және
кедей екендігін, олардың әр түрлі геохимиялық аймақтарға орналасуын,
микроэлементтерді ауыл шаруашылығына тиімді қолданудың әдістерін
анықтауға, әрі оны болашақта жоспарлауға көмектеседі. Егер еліміздегі
топырақ құрамында микроэлементтер совет ғалымы А.В. Виноградовтың зерттеу
жұмыстарының қорытындылары бойынша 1 кг топырақта мыстың жалпы қоры 20 мг,
марганец 850 мг, кобальт 8 мг, молибден 3 мг, бор 10 мг болса,
Қазақстаннның топырақтарының айдалатын қабатында бор 52,1-70,2 мг, мыс 28,7-
20,6 мг, мырыш 47-57 мг, марганец 603-729 мг, олибден 1,2-1,4 мг, кобальт
7,9-8,7 мг аралығында кездеседі. Қазақстанның барлық топырақтары мыс,
мырыш, кобальттың жалпы қоры жағынан Одақ көлеміндегі көрсеткіштерге
қарағанда орташа дәрежеде десек, ал бор жоғары, молибден төмен болып
келеді.
Совет ғалымы В.В. Ковалевский, Қазақстандағы әр түрлі аймақтардағы
микроэлементтердің топырақ, геоботаника, медицина, зооветеринария
тұрғысынан биохимиялық орналасу картасын жасаған [6]. Мұның өзі
микротыңайтқыштарды ауыл шаруашылығында, оның ішінде егіншілікте дұрыс
пайдалануға мүмкіншіліктер береді. Мұндай биогеохимиялық аудандастырудың
негізгі көрсеткіші (критерий) биохимиялық ортадағы химиялық элементтердің
организмде шоғылрлануымен жиналуы. Ол табиғат пен геохимиялық ортаға ғана
емес, сонымен қатар қоректік биохимиялық тізбек бойында химиялық
элементтердің мөлшерін өзгертіп тұрады.
Жергілікті ортадағы микроэлементтер көлемі биохимиялық тізбек арқылы
олардың организмінде пайдалануына, қор ретінде сақталуына өзгерістер
енгізіп, биологиялық белсенді қосылыстар түзілуін жылдамдатады, немесе
керісінше баяулатып қоректік заттардың алмасу процестеріне әсер етеді.
Содан барып тірі организмдер сыртқы орта жағдайларына қарай бейімделеді,
немесе биологиялық функциялары бұзылғандықтан неше түрлі эпидемиологиялық
ауруларға шалдығады.
Көптеген мәліметтерге сүйене отырып [6, 3] әр түрлі топырақтардағы
микроэлементтердің болу сипатына байланысты келесідей қорытынды жасай
аламыз:
- Қазақстан топырақтарында микроэлементтердің бар болуы топырақ
түзуші жыныстарға байланысты;
- Қазақстанның барлық зерттелінген топырақтарының беткі қабатында
марганец, мыс пен цинктің биологиялық жинақталуы байқалады;
- Кобальттың биологиялық жинақталуы тек қара топырақтарда кездессе,
ал басқа торырақтарда біркелкі таралған, кей жағдайларда төменгі қабаттарда
жинақталған;
- Бор көбінесе механикалық құрамы ауыр горизонттарда жинақталған;
- Молибден төменгі горизонттарда немесе топырақтың профилі бойынша
біркелкі таралады.
Қазақстан топырақтарындағы көшпелі микроэлементтердің болу сипатына
байланысты қысқаша сипаттамасы төменде келтірілген:
Марганец – Қазақстанның солтүстік егіс алқаптарындағы марганецтің
мөлшері 60-100мгкг дейін. Қара топырақ, оңтүстік қара топырақ, сазды
қызғылт-қара, сортаң топырақтарда 100-150 мгкг, құмдақ және құм
топырақтарда 20-30 мгкг. Қарағанды, Семей облыстарының топырақтарында 60-
100 мгкг, Жамбыл мен Шымкент облыстарының егіс алқаптарында 100-150 мгкг
дейін көшпелі маранец бар.
Бор – Қазақстанның көптеген егіс алқаптары бормен қамтылған. Солтүстік
Қазақстан, Қостанай, Ақмола облыстарының қара топырақтарында бор 0,6-1,2
мгкг болса, Қарағанды облысының қызғылт қара, қызғылт топырақтарында 1,2-
2,0 мгкг. Сонымен қатар оңтүстік аймақтың топырақтары да бормен жақсы
қамтылған 0,2-1,2 мгкг. Алайда, топырақта бордың жетіспеушілігінен Алматы
облысында қант қызылшасын өсіру кезінде байқалып, өнімділігі төмендеп, бор
тапшылығынан ауруға шалдыққаны байқалды.
Мыс – оңтүстік қара, қызғылт қара, қызғылт топырақтарда 2-3 мгкг.
Солтүстік Балқаш, Қарсақбай үстірті, Торғай шатқалындағы топырақтарда 4
мгкг.
Кобальт – Солтүстік Қазақстандағы кәдімгі қара топырақтарда 2,5-3
мгкг. Қостанай мен Ақмола облыстанының қара, қызғылт қара, қызғылт, сазды,
сортаңды топырақтары кобальтқа өте кедей (1,2-2,5 мгкг). Солтүстік Балқаш,
Оңтүстік Бетпақдала топырақтарындағы кобальт мөлшері Со1,2 мгкг, Орал
өңіріндегі қызғылт ара, оңтүстік қара топырақтары да кобальтқа кедей 1,2-
2,0 мгкг. Шымкент, Жамбыл облыстарында Со2,5 мгкг.
Цинк – Қазақстанның Солтүстік аудан топырақтары: кәдімгі қара,
оңтүстік қара, қызғылт қара, қызғылт топырақтары цинкке өте кедей ( 0,12
мгкг). Ал сортаң топырақтарда цинктің мөлшері аз да болса жоғары (0,12-
0,20 мгкг). Әсіресе Қарағанды облысының механикалық құрамы жеңіл
топырақтарында: қара, қара қызғылт, карбонатты қара қызғылт топырақтар
цинкке бай (0,12-0,22мгкг). Оңтүстік Қазақстанның кәдімгі сұр, оңтүстік
қара, шалғынды сұр, ақшыл сұр топырақтарында цинк мөлшері 0,12-0,22 мгкг;
кәдімгі сұр, оңтүстік ақшыл сазды топырақтарда 0,36-0,75 мгкг, шалғынды
топырақта 1мгкг.
Молибден – Қазақстанның көптеген егіс алқаптары молибденге кедей. Тек
Қазақстанның солтүстік аудандарындағы кәдімгі қара, оңтүстік қара
топырақтарында 0,12-0,20 мгкг кездессе, қалған облыстардың топырақтарында
бар болғаны 0,06-0,16 мгкг.
1.5 Өсімдіктер тіршілігіндегі микроэлементтердің ролі
Кез келген тірі организмдер, оның ішінде өсімдіктер құрамында
Д.И. Менделеев кестесіндегі элементтердің басым көпшілігі (шамамен 70-80%)
әр түрлі мөлшерде кездеседі. Олар толып жатқан органикалық қосындылардың
құрамына еніп, күрделі тіршілік процестеріне қатысады.
Тірі организмдердегі мөлшеріне қарап, барлық элементтер макро-және
микро элементтер деп бөлінеді. Макроэлементтерге сутегі, оттегі, көміртегі,
озот, фосфор, күкірт, калий, калций, магний, натрий, алюминий, кремний
жатады да, қалғандарының барлығы микроэлементтер тобына жатады.
Микроэлементтер- организмдерде өте аз мөлшерде кездесетін химиялық
элементтер топтары. Микроэлементтердің негізгі сипаттамасы олардың тірі
тканьдарда төменгі концентрацияда болуында [27].
Өсімдіктердің қоректенуі туралы ілімнің дамуының алғашқы сатыларында
олардың құрамында өте аз мөлшерде кездесетін микроэлементтер сыртқы ортадан
әр түрлі жағдайларға байланысты кездейсоқ енген қоспалар деп есептелінді.
Бірақ 19 ғасырдың соңы мен 20 ғасырдың алғашқы жылдарында
физиологиялық тәжірибелердің нәтижелерінде өсімдіктерді суда және таза
құмда өсіргенде ,қоректік ортаға осы элементтердің кейбіреулерін өте аз
мөлшерде (1-2 мг\л,немесе 1-2 мг\кг) қосқанда өсімдіктің өсіп дамуына және
өніміне пайдалы әсер ететіні дәлелденді.
Кейінірек өте нақты сезімтал физиологиялық және биохимиялық әдістерді
қолданып жүргізілген зерттеулердің нәтижесінде, қоректік ортада бор,
марганец, мырыш, мыс, молибден сияқты микроэлементтер болмаса,
өсімдіктердің қалыпты өсіп-дамуы мүмкін болмайтыны анықталды [19].
Осы кездегі ғылымның жетістікеріне байланысты тірі организмдердің
,оның ішінде өсімдіктердің қалыпты өсіп дамуына жиырмаға жақын
элементтердің физиологиялық және биохимиялық мсаңыздылығы толығынан
дәлелденді. Келешекте басқа да қажетті элементтердің ашылатынына шек
келтіруге болмайды.
Төменде физиологиялық маңызы толық дәлелденді деп есептелетін
микроэлементтер туралы қысқаша баяндалады.
Марганец бірінші рет 1788 ж. жабайы зере өсімдігінің және әр түрлі
ағаш тектестердің күлінен табылған.Кейін бұл элементтің барлық өсімдіктерде
болатыны анықталды. Марганец тотығу-тотықсыздану реакцияларына қатысады.
Кейінірек фотосинтез процесінде оттегнің бөлінуі (фотототығу реакциясы)
негізінен марганецке байланысты екені анықталды.
Осы қатардағы жүйенің тотығу-тотықсыздану мүмкіндігі бейтарапты ортада
+1,09 В-қа Б.Л. Бойченконың (1986) ұйғаруынша, осы деңгейдегі энергия су
молекуласынан оттегінің бөліну реакциясына толық жеткілікті. Өсімдік
организмінде кездесетін басқа жүйелердің ешқайсысының тотығу-тотықсыздану
деңгейі осындай процестерді қамтамасыз ете алмайды.
Бұл элементтің физиологиялық маңызы оның көптеген реакцияларға
қатысатынына байланысты [7].
Ол мынандай ферменттердің құрамына енеді: гидроксиламинредуктаза,
изоцитратдегидрогеназа, малатдегидрогеназа, d- глутамин трансфераза,
имидопептидаза, имидозолглицерофосфатдегидраза, ацетолактаткарбоксилаза,
глутаминсинтетаза, оксалоацетаза.
Өсімдік организміндегі тыныс алу процесіне байланысты глюкоза және ди-
, трикарбон қышқылдарының тотығу-тотықсыздану реакцияларын катализдейтін
ферменттердің көпшілігі марганец болғанда ғана іске қосылады. Өсімдікте
азотты қосындылардың алмасуына қатысатын ферменттердің біразы марганецті
қажет ететіні анықталды.
Көптеген зерттеулердің нәтижесінде өсімдік жапырақтарында жасыл
пигмент – хлорофилдің және басқа да пигменттердің синтезделуі, олардың
мөлшері мен арақатынастары марганецке байланысты екені дәлелденді. Мысалы,
қант қызылшасын құрамында марганец жоқ қоректік ортада өсірген кезде оның
клеткаларындағы хлоропластардың саны азайып, хлорофилл мөлшері төмендейді
[28].
Марганецтің әсерінен фосфорлы қосындылардың, ДНҚ, РНҚ алмасуы
жеделдеп, жапырақтарда белоктардың мөлшері жоғарылайды.
Бұл элементтің өсімдіктегі тотығу-тотықсыздану процестеріне әсері
қоректік заттардың түрлеріне байланысты өзгереді. Мысалы, марганецтің
тотықсыздырғыштық қасиеті аммиакпен қоректенгенде тотықтандырғыштық әсері
күшейеді.
Қорексіз ортада азоттың үлесі көбейген сайын, өсімдіктің марганецті
пайдалануы арта түседі.
Өсімдікте марганецтің тапшылығынан хлороз (сарғаю) ауруы байқалады.
Алдымен жапырақ жүйкелерінің арасы сарғайып, кейін сол жерлері құрып
қалады.
Табиғи жағдайда, марганец тапшылығының белгілері қант қызылшасы,
картоп, асбұршақ, сұлы, үрмебұршақ, қырыққабат, шабдалы, шие, қара өрік,
алма, таңқурай, мандарин, лимон өсімдіктерінде жиі байқалады. Марганецті
тыңайтқыштарға күкірт қышқылды марганец, марганец өндіру және басқа
металдар өндірісінің қалдықтары жатады. Бұлардың құрамындағы марганецтің
мөлшері әр түрлі.
Орта есеппен өсімдіктің түрлеріне, топырақтың ерекшеліктеріне
байланысты, егістіктің бір гектарына 3-5 кг марганец пайдаланады.
Өсімдіктер тіршілігінде маңызды орын алатын микроэлементтердің біріне
мыс жатады. Оның өсімдік құрамындағы мөлшері 100 г абсолюттік құрғақ
салмағына есептегенде 1 мг немесе одан да аз мөлшерде кездеседі.
Митохондриялар айналасында, мембраналар аралықтарында, құрылыстық белоктар
құрамында мыс көбірек кездеседі.
Бұл элементтің зат алмасу процестеріндегі маңызы өзіне ғана тән ерекше
қасиеттеріне байланысты. Біріншіден, мыс иондары амин қышқылдары, белоктар
және басқа да полимерлермен реакцияға түсіп, күрделі тұрақты қосындыларды
түзейді. Ол ион күйінде де реакцияға тікелей қатысып, донорлық және
акцепторлық қызмет атқарады.
Оның көптеген ферменттер құрамына енуі немесе олардың белсенділігіне
жанама әсері физиологиялық маңыздылығын айқындай түседі.
Құрамына мыс енетін ферменттерге ортодифенолоксидаза,
цитрохромоксидаза, диаминоксидаза, уратооксидаза, бензиламиноксидаза,
рибулозодифосфаткарбоксилаза, глутаминтрансфераза жатады.
Құрамында мысы бар пластоцианин белогі фотосинтез процесіндегі
электрондар тасымалдану тізбегінің маңызды мүшесінің бірі болып есептеледі.
Өсімдік организмінде түрліше заттардың тасымалдануына фосфорлы
қосындылар мен көмірсулардың зат алмасу өзгерістеріне қатысатын біраз
ферменттердің ырықтығына мыстың қажет болатыны анықталды. Азотты
қосындылардың алмасуындағы негізгі сатыларының біразын мыссыз жүзеге
аспайды деуге болады. Атмосферадағы бос молекулалық азоттың бұршақ тұқымдас
өсімдіктердің тамырында тіршілік ететін түйнек бактериялардың әсерінен
игерілуі де мыстың қатысуымен жүзеге асатынын көруге болады. Оның себебі
осы элементтің әсерінен бактериялардағы нитратредуктаза ферментінің
белсенділігі жоғарылап, ферродоксиннің синтезделуі жеделдейді [30].
Сонымен қатар, мыс нуклейн қышқылдарының, өсу гормондарының
(ауксин этилен) синтезделуіне де қажет. Өсімдіктердің саңырауқұлақ
ауруларына төзімділігі фенолды қосындыларға байланысты екені анықталған.
Мыс осы заттардың өсімдіктерде пайда болуына жағымды әсер етеді.
Қорытып айтқанда, мыстың өсімдік организміндегі маңызы оның көптеген
ферменттердің ырықты (активті) тобының құрамына еніп зат алмасу
процесіндегі тотығу-тотықсыздану реакцияларын жүзеге асыратынына,
фотосинтез, тыныс алу, фенолды-азотты қосындылардың, ауксиндердің алмасу
реакцияларына қажеттігіне байланысты деуге болады [29].
Қоректік ортада мыс жетіспеген жағдайда өсімдіктегі зат алмасу
процестерінің нашарлауына байланысты хлороз (сарғаю), солу, саңырауқұлақ,
бактериялық, вирустық аурулар, өркен, сабақ, дәндердің қалыптасуының
нашарлауы байқалады.
Мыс тапшылығына сезімтал өсімдіктерге бидай, рапа, сұлы, алмұрт, алма,
қара өрікті жатқызуға болады. Дәнді дақылдарда мыс жетіспегенде жапырақ
ұштары түссізденіп, қурап қалады. Тұтас өсімдік сарғыштанып, жас жапырақтар
толық қалыптаспай, тез түссізденіп, солып, қурап қалады.
Мысты тыңайтқыштар ретінде күкірт қышқылды мыс, түрлі металдар өндіру
қалдықтары қолданылады. Құрамында мыс тапшы топырақтарда өсірілетін
өсімдіктерді күкірт-қышқылды мыс тұзының 0,01-0,02 %-ті ерітінділерімен
бүрку арқылы үстеме қоректендіруді немесе егістіктің бір гектарына 1-3 кг-
дай мыс енетіндей мөлшерде құрғақ тұз, өндіріс қалдықтарды қолданылады.
Өсімдік тіршілігіне қажеттігі толық дәлелденген элементтердің бірі –
мырыш көптеген ферменттердің құрамына енетіні анықталды. Ондай ферменттерге
карбонангидраза, карбоксипептидаза, А, В – алкогольдегидрогеназа, бейтарап
протеаза, глутаматдегидрогеназа, глицеральдегид 3, фосфатдегидрогеназа,
малатдегидрогеназа, Д – сілтілік фосфатаза, альдолаза, фосфолипаза, моно –
6 – фосфатизомераза, протеиназалар жатады.
Құрамына мырыш енбегінімен, белсенді осы элементке байланысты
ферменттерден мыналарды атауға болады: глицилглицин пептидаза,
глициллейцилдипептидаза, аминопептидаза, гистидиндезаминаза, лейцитиназа,
дегидротаза, л- манозидраза, оксалоацетаткарбоксилаза және эколаза.
Осы аталған ферменттердің зат алмасу прцестеріндегі орны мен әсер етуі
ғана еске түсіріп, мырыштың маңызы туралы жеткілікті мағлұмат алуға болады.
Құрамында ең бірінші мырыш табылған фермент карбоангидраза көмірқышқылының
қайтымды ыдырау реакциысын катализдейді. Мырышты ферменттердің ішіндегі ең
жақсы зерттелген алкогольдегидрогеназа спирттік ашу процестерінде негізгі
орын алады. Оның құрамында 4 атом мырыш бар ол бидай, асбұршақ, жүгері,
күріш, ақжелкек, қант қызылшасы және басқа өсімдіктерден табылады.
Мырыш жеткіліксіз болған жағдайда с-цитрохром мөлшері күрт азаяды
да, цитрохромоксидаза және гликолиз процесіне қатысатын гексокиназа,
энолаза, фосфат дегидрогеназа ферменттерінің белсенділігі төмендейді [30].
Бұл элемент өсімдікте фосфорлы қосындылардың алмасуына өте қажет. Ол
жеткіліксіз болған жағдайда асбұршақ, қызанақ сияқты өсімдіктерге фосфордың
енуі жоғарылайды да, оның зат алмасу процестеріне қатысуы нашарлайды. Бұнда
минералдық фосфордың мөлшері бірнеше есе көбейіп, оның органикалық
қосындыларының – нуклеиндердің, липидтердің және нуклеин қышқылдарының
мөлшері азаяды. Сондай-ақ өсімдікте хлорофилдің синтезделуіне байланысты
фотосинтез процесінде мырыштың белгілі орын алатыны да анықталды.
Өсімдік клеткасында мырыштың болуы көмірсулардың синтезделуі мен
өзгеруіне қажетті жағдайдың бірі екені дәлелденді. Ол жеткіліксіз ортада
өскен шырын жемістілерде және қызанақта еритін қанттардың мөлшері көбейіп,
сахароза мен крахмалдың мөлшері азаяды.
Мырыштың жетіспеуінен қарапайым азотты қосындылардың мөлшері шамадан
тыс көбейіп кетеді. Мысалы, қызанақта глутаминнің мөлшері 7 есе, аспарагин
50 есе артады. Жалпы амин қышқылдарының мөлшері өте көбейіп, олардың сапалы
құрамы мен арақатынастары өзгереді.
Мырыш жеткілікті жағдайда өсімдіктер саңырауқұлақтар мен
бактериялардың әсерінен пайда болатын ауруларға төзімдірек келеді.
Кейбір өсімдіктерде (қызанақ, күнбағыс) мырыштың жетпеуінен өсу
процесіне қажетті гормон – ауксиннің синтезделуі нашарлап, жас өркендерде
өте майда, енсіз жапырақтар тостағанша бүрісіп, буын аралықтары өте
қысқарып, мыртық болып өседі.
Табиғи жағдайда мырыштың тапшы белгілері бұршақ тұқымдастарда, зығыр,
үпілмәлік, құлиақ, алма, алмұрт, өрік, шие, жүзім т.б. өсімдіктерде оңай
байқалады.
Көптеген ғылыми зерттеулердің нәтижесінде микроэлементтер тобына
жататын молибденнің де өсімдіктердің қалыпты өсіп-дамуына қажетті екені
дәлелденді. Бұл элементті бұршақ тұқымдастары көбірек пайдаланады.
Бұл элемент азотты қосындылардың алмасуына, нитраттардың
тотықсыздануына, молекулалық азоттың енуіне қажетті екені анықталды. Осы
процестерге қатысты негізгі фермент – нитраредуктазаның құрамында молибден
болатыны ертеден белгілі. Молибден мөлшері жеткілікті өсімдіктерде
глутамин, пролин, аланин, валин, метионин амин қышқылдарының синтезделуі
қарқынды жүреді: полирибасомалардың саны көбейіп, белок синтезі жеделдейді.
Нуклеин қышқылдары мен фосфорлы қосындылардың алмасуына да молибден
қажет.
Молибден тапшы қоректік ортада өскен өсімдіктерде фотосинтез бен тыныс
алу процестерінің нашарлауынан көмірсулар мен органикалық қышқылдардың
алмасуындағы байланыстылық бұзылады. Фосфордың минералдық қосындылары
көбейіп, органикалық қосындылары азаяды. Өсімдіктердің өсуі баяулап,
хлорофилдің синтезделуі нашарлайды.
Молибденнің жетіспеушілік белгілері, көбінесе қышқыл топырақтарда
өскен өсімдіктерде байқалады.
Өсімдіктердің құрамында өте аз мөлшерде кездесетін кобальт ион
күйінде, порфиринді қосындылар (В12 витамині) мен басқа органикалық
заттардың құрамында байланысқан күйде болады.
Бұл элементтің, басқа металдар сияқты карбоксилсіздену, карбоксилдену,
пептидтік байланыстар мен фосфорлы эфирлердің ыдырау, фосфорлы топтардың
ауысу реакцияларына жанама қатысатыны анықталды. Өткен ғасырдың 50-
жылдарында кобальттың зат алмасу процестеріндегі біраз маңызды
ферменттердің – лициназ, ацетилорнитиназа, Д-В-окситутрил, Коа
дегидрогеназа, глицилглицинпептидаза құрамына енетіні белгілі болған.
Кобальт нуклеин қышқылдарының, белоктардың синтезделуіне қатысады.
Сонымен қатар, ол фотосинтездік және тотығу, фосфорлану, молекулалақ
азоттың игерілуі, пигменттердің синтезделу процесінде де ықпал жасайды.
Өсімдік тіршілігіндегі физиологиялық маңызы қысқаша баяндалған
элементтер поливалентті металдар тобына жатады. Олар өздеріне тән атомдық
құрылысына байланысты алуан түрлі органикалық қосындылардың құрамына енеді.
Осындай күрделі органикалық – минералдық қосындылардың бір тобы тіршілік
поцестеріндегі реакциялардың барлығына катализатор – ферменттер болып
есептеледі [28].
Қазіргі кезде металдар тобына жатпайтын бор, бром, йод, фтор сияқты
микроэлементтердің физиологиялық маңызы туралы ғылыми деректер баршылық.
Солардың ішінде басқа элементтерге қарағанда өте көп зерттелген бордың
өсімдік тіршілігіндегі маңызы алуан түрлі екені анықталды.
Дегенмен, осы уақытқа дейін бор тікелей қатысатын бірде-бір реакция
немесе белсенділігі тек осы элементке тікелей байланысты бірде-бір
ферменттік жүйе табылған жоқ. Бірақ оның химиялық қасиеттері, көптеген
биохимиялық процестерге әсері туралы зерттеулер нәтижесіне қарағанда, бұл
элемент ферменттік жүйелерге байланыссыз дуге болмайды. Оның ферменттік
реакцияларға қатысы басқа микроэлементтерге қарағанда ерекше болуы мүмкін.
Бор көптеген органикалық қосындылармен, әсіресе полигидроксилдермен –
қанттар, спирттер, полисахаридтер және кетоқышқылдармен байланысып, олардың
химиялық реакциядағы белсенділігін арттырады. Бұл элементпен пиридоксин,
рибофлавин, рибофлавинфосфат, коэнзимдер, аденозин -5 фосфат сияқты
қосындылар да байланыса алады. Демек, оның реакциялардағы ферменттік
маңызын өзімен байланысқан заттардың молекулалық құрылыстарының өзгеріп,
реакциялық қабілеттерінің артуымен түсіндіруге болады.
Клеткалардың құрылымды бөліктерінің (меристема, камбий), клетка
қабығының қалыптасуы борға байланысты екені анықталды. Клетка қабығында
бордың мөлшері басқа бөліктерге қарағанда көбірек болады да, одан тек
қосынды күйінде бөлінеді. Бор әсіресе пектинді заттары мол жас клеткалар
қабығында көбірек байланысқан күйде болуы мүмкін.
Бор тапшылығы жағдайда өсімдіктер жапырағында қарапайым көмірсулардың
мөлшері көбейіп, арақатынастары өзгереді, клеткалардың осмостық қысымы
жоғарылайды.
Бордың жетіспеуінен өсімдіктің толық қалыптасқан бөліктерінде
аммиактың, қарапайым азотты органикалық қосындылардың (амин қышқылдары,
амидтер) мөлшері көбейіп, оның есесіне, белоктар азаяды.
Борды көбірек қажет ететін өсімдіктерде оның жетіспеуінен фенолдардың
және ауксиндердің мөлшері көбейіп, осыған байланысты өсімдіктің өсу процесі
нашарлайды. Нуклеин қышқылдар мен белоктар синтезінің қарқыны төмендейді.
Кейінірек клеткалардың бөлінуі нашарлап, жапырақтардың қалыптасуы бұзылады,
цитоплазмада полифенолдар көп жиналып, полифенолксиазда әсерінен ыдырап,
уытты туындылар пайда болады да, өсу аймағындағы клеткалар залалданады.
Осының салдарынан өсімдіктің өсуі тоқтап, жанама бұтақтар пайда болады да,
біраздан соң олардың да өсуі тоқтайды.
Өсімдіктерде бор тапшылығының белгілері карбонатты қоңыр түсті,
батпақты, ізбестелген топырақтарда байқалады. Бор тапшылығына қант
қызылшасы, зығыр, гүлді қырыққабат, алма, алмұрт өсімдіктері сезімталдау
келеді. Бор жетіспеген жағдайда өскен дәнді дақылдардың сабақтары алдымен
жуандап, соңында өсуін тоқтатады, масақтары және сібтебастарының пішіндері
бұзылады [31].
Қорытып айтқанда, өсімдіктер тіршілігінде микроэлементтердің алатын
орны алуан түрлі деуге болады. Олардың әрқайсысы өзінің химиялық
қасиеттеріне байланысты көптеген физиологиялық жағынан өте маңызды
қосындылардың, оның ішінде ферменттердің құрамына енеді. Өсімдік
тіршілігіне байланысты физиологиялық биохимиялық процестердің барлығы
микроэлементтердің қатысуынсыз жүзеге аспайды деуге болады. Бұл пікір осы
замандағы көптеген ғылыми зерттеулердің нәтижесінде қалыптасты. Қазақ
Мемлекеттік Ұлттық университетінің өсімдіктер физиологиясы мен биохимия
кафедрасында академик Т.Б. Дарқанбаевтың басшылығымен 1950-1958 жылдары
микроэлементтердің өсімдік тіршілігіндегі маңызын анықтауға бағытталған
көптеген ғылыми зерттеулер жүргізіліп, нәтижелерінен ғылыми еңбектер
жарияланып, диссертациялар қорғалды [7].
Соның ішінде темекі өсімдігімен жүргізілген зерттеулерде
(Қалекенұлы Ж., Қаржасова А.) бор, марганец, мыс және мырыш
элементтерін әр түрлі әдістермен қолданғанда темекінің өсуі мен дамуына
азотты қосындылардың, көмірсулардың, органикалық қышқылдардың құрамы мен
арақатынастарында түрліше өзгерістер болатыны дәлелденді.
Темекі өсімдігінің көшеттерін өсіргенде және танаптық тәжірибелерде
микроэлементтерді қолдану нәтижесінде бір гектарға есептегенде 2-3
центнерден қосымша өнім алынады.
Жалпы өсімдіктер тіршілігінде микроэлементтердің физиологиялық,
биологиялық маңызы туралығылыми зерттеулер өсімдіктердің өсуі мен дамуын,
тіршілік әрекеттерін қажетті бағытта игеріп, алынатын өнімнің мөлшері мен
сапасын арттыруда үлкен орын ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
МИНИСТРЛІГІ
ӘЛ-ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
ЭКОЛОГИЯ МАМАНДЫҒЫ БОЙЫНША
ЖАЛПЫУНИВЕРСИТЕТТІК МАГИСТРАТУРА
МАГИСТРЛІК ДИССЕРТАЦИЯ
ТЕМЕКІ ӨСІМДІГІН МОДЕЛЬ ЕСЕБІНДЕ IN VITRO ЖӘНЕ IN VIVOМИКРОЭЛЕМЕНТТЕРДІ
ЖАҒДАЙЫНДА ӨСІРГЕНДЕ ҚОЛДАНУ ТЕХНОЛОГИЯСЫ ЖӘНЕ ОНЫҢ ЭКОЛОГИЯЛЫҚ МАҢЫЗЫ
Орындаған:
2 курс магистранты:
Бекмұхамедқызы Б.
Ғылыми жетекші:
б.ғ.к., доцент
Каржасова А.В.
Норма бақылаушы
а.ш.ғ.к.,
Рыспеков Т.Р.
Қорғауға жіберілді:
Жалпы химия және
химиялық экология кафедрасының
меңгерушісі, х.ғ.к., доцент Төреғожина
Ж.Р.
Алматы, 2011
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... 4
1 ӘДЕБИЕТКЕ
ШОЛУ ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... 6
1.1 Оңтүстік Қазақстан аймағының топырақтарына
экологиялық
сипаттама ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ..6
1.2 Топырақтың арам шөптермен ластануын бақылау
(мониторингі) ... ... ... ... ..8
Экологиялық биотехнологияның
маңызы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...9
1.4 Қазақстан топырағындағы микроэлементтердің
мөлшері ... ... ... ... ... ... ... ...12
1.5 Өсімдіктер тіршілігіндегі микроэлементтердің
ролі ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... .14
Өсімдіктердің аминқышқылдық құрамына микроэлементтердің әсері ... ... .21
2 ЭКСПЕРИМЕНТТІК
БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... 24
2.1 Зерттеу
нысаны ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... .24
2.2 Эксперимент жүргізу
әдістемесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... .24
3 НӘТИЖЕЛЕР МЕН ОЛАРДЫ
ТАЛДАУ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...27
3.1 Қоректік ортаның құрамы мен экспланттардың шығу тегіне байланысты
каллустардың
түзілуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ..27
3.1.1 Каллус биомассасына бор және марганецтің
әсері ... ... ... ... ... ... ... . ... ... .28
3.1.2 Темекі каллустарындағы митоздық индекстің
өзгеруі ... ... ... ... ... ... ... ... .30
3.2 Темекі жапырағының бос аминқышқылдық құрамына микроэлементтердің
әсері ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ..31
3.3 Өсімдік жапырағындағы цитоплазма белоктарының гетерогенділігі мен
аминқышқылдық құрамына микроэлементтердің
әсері ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ...40
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ..44
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .47
АНЫҚТАМАЛАР
Ауксиндер – индол тобына жататын фитогормрндар және олардың
туындылары: β-индолил-3-сірке қышқылы (ИСҚ), индолил май қышқылы (ИМҚ),
нафтилсірке қышқылы (НСҚ), 2,4-дихлорфеноксірке қышқылы (2,4-Д) т.б.
in vitro – шыныда, жасанды жағдайда.
in vivo – тірі, организмнен бөлінбеген.
Каллус – ұлпа, өсімдік клеткаларының ретсіз бөлінуінің нәтижесінде
пайда болады.
Эксплант – мүшенің немесе ұлпаның бөлігі, оны жеке өсіруге немесе
одан бастапқы каллус алуға болады.
Клеткалық инженерия – қайта құрастыру, будандастыру негізінде
клетканың жаңа типін жасау әдісі. Клеткңаларды жасанды жолдармен
будандастырғанда, сомалық ( жыныстық емес) клеткаларды бір-біріне қосқанда
будан геном түзіледі. Ал, клеткаларды қайта құрастырғанда клетканың
құрамына кіретін ядроны, цитоплазманы, митохондрияларды, хлоропласттарды,
хромосомаларды әртүрлі клеткалардан алып жаңа клетканы жасайды.
Биотрансформация – қоректік ортада өскен клеткалардың ферменттері
қатысуымен арзан және қоры мол бастапқы заттардан биологиялық активті
қосылыстарды синтездеу.
Тотипотенттілік - өсімдіктердің сомалық клеткаларының өсуге
қабілеттілігін толық көрсете алуы, яғни ядро бүтін организм түзу
мүмкіндігін іске асырады.
Өсіру циклі – трансплантты немесе сұйық қоректік ортада өскен
клеткалардың бөлігін жаңа қоректік ортаға отырғызғаннан бастап келесі жаңа
қоректік ортаға ауыстырғанға дейінгі кезең.
Клеткаларды сұйық қоректік ортада өсіру – жеке клеткаларды немесе
кішігірім клеткалар топтарын аппаратура арқылы ауамен қамтамасыз етіп және
араластыра отырып сұйық қоректік ортада өсіру.
Клеткаларды жаңа қоректік ортаға отырғызу – клеткаларды жаңадан
дайындалған қоректік ортасы бар шыны ыдысқа ауыстырып отырғызу.
Өсімдіктерді сауықтыру - өсімдіктерді жасанды ортада (in vitro)
өсіріп, бактериялық, саңырауқұлақтық және вирустық ауру қоздырушылардан
сауықтыру.
Мұздатып сақтау – мұздатып алып өте төмен температурада сақтау,
мысалы: сұйық азотта – 1960С температурада.
КІРІСПЕ
Ауыл шаруашылығын дамыту жолында Қазақстан республикасының жаңа
формацияға өтуі аграрлық секторға көптеген міндеттер жүктеді. Осы
міндеттердің біріне егістік жерлерді тиімді пайдалану, топырақтың тиімді
(эффективті) өнімділігін арттыру, ауысымсыз дақылдарды (монодақыл)
көпжылдар бойы жүргізуден туындайтын жағымсыз құбылыстарды алдын алу
шаралары жатады. Ауыл шаруашылығының экономикалық деңгейінің төмендігінен
ауылшаруашылық өнімдерінің түсімі мен көлемі азаюда [1]. Мұндай келеңсіз
жағдайлардың етек алуы әр түрлі әсер ету факторларға тікелей байланысты.
Яғни, жер өңдеу технологиясына, климаттық жағдайларға, аралас дақыл себу
мен өсімдіктің түсіміне, өніміне тікелей әсер ететін топырақ құрамына
байланысты. Осы аталғандар ескерілмеген жағдайда жылдан жылға егістік
жерлердің экологиялық күйі нашарлап, алқаптарды арамшөп басу, түрлі аурулар
мен зиянкестердің пайда болуына және өнімнің түсімі мен қатар сапасын да
төмендететіні белгілі [3].
Ауылшаруашылық өсімдіктерінің өнімділігін арттырудың бір жолы –
минералды тыңайтқыштарды тиімді пайдалану.
Заманауй өсімдік экологиялық физиологиясы мен экологиялық
биотехнологияның өзекті мәселелерінің бірі – сыртқы орта факторларының
ауылшаруашылық өсімдіктерінің өніміне әсерін зерттеу. Осыған орай
микротыңайтқыштарды қолданудағы қалыптасқан теориялық және практикалық
тәсілдер темекі өсімдігін өсіруге ( модель есебінде) пайдалану арқылы оны
басқа да өсімдіктерді өсіруге қолдануға болады. Ежелден белгілі темекі
өсімдігі пластикалық (өте бейім) өсімдік болғандықтан әртүрлі салаларда
(гендік инженерия, in vitro жағдайында клеткаларды өсіру, генетика,
молекулалық-биология, биохимия, селекция, өсімдіктер физиологиясы) ғылыми
тәжірибе жүргізуге модель есебінде өте қолайлы объект ретінде пайдаланады.
Темекі өсімдігі (Nicotiana tabacum L.) алқа тұқымдастарға жататын
бір жылдық техникалық мәдени өсімдік. Темекіні адам шеккенде зияны бар
екені белгілі, сонымен қатар оны өндірісте лимон, алмақышқылдарын өндіруге,
парфюмерлік өндірісте эфир майлар шығаруға пайдаланады. Сонымен бірге
темекінің құрамындағы улы заттарды орман ағаштарымен ауылшаруашылық
өсімдіктерін зиянды жәндіктерден (инсектицид есебінде) қорғауға
пайдаланады. Сабағынан жоғары сапалы қағаз, биожағармай шығаруға болады.
Темекі өсімдігінің дәнінен күнжарасын (жмых) шығарады.
Соңғы кездері темекіден малға жемдік және техникалық белоктар алу
жолдары да қарастырылған [2].
Магистрлік диссертациялық жұмыстың мақсаты –темекі өсімдігінің өсу
көрсеткіштеріне, өніміне микроэлементтердің (Mn, B, Cu, Zn) әсерін in vitro
және in vivo жағдайында зерттеу , алынған нәтижелерді модель есебінде басқа
да ауылшаруашылық өсімдіктерге қолдану. Қоршаған ортаға микротыңайтқыштар
шектен тыс түспеу мақсатында
(микротыңайтқыштарды) тиімді пайдалану.
Жұмыстың міндеті:
- Биотехнологиялық әдісті пайдалана отырып микроэлементтердің
өсімдіктің өсу көрсеткіштеріне (каллус түзілу, митоздық цикл, биомасса)
әсерін зерттеу.
-Жылы жай жағдайында микроэлементтердің әсерін зерттеу.
-Дала жағдайында микроэлементтердің өсімдіктің аминқышқылдық құрамына
әсерін зерттеу.
Жұмыстың жаңалығы:
- Микроэлементтердің каллус клеткалардың митоздық индексіне,
биомассасына әсерін зерттеу.
- Осыдан алынған нәтижелерді басқа да өсімдіктерге пайдалану
(модель есебінде).
- in vivo жағдайында өсірілген көшеттерде микроэлементтердің қалдық
әсерін ең алғаш рет зерттеу.
- Микротыңайтқыштарды пайдалану арқылы эколого-экономикалық бақылаудан
алынған мәліметтерді агроөндірістік кешендегі басқа да ауылшаруашылық
дақылдарға қолдану.
1 ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1.1 Оңтүстік Қазақстан аймағының топырақтарына экологиялық
сипаттама
Оңтүстік Шығыс Қазақстанның топырақ жамылғысы мен климат түзуінің
ерекшелігі зоналық заңдылығына байланысты. Аймақтың климаты қатаң
континенталды, температураның жыл бойы құбылмалылығымен, жауын-шашын
мөлшерінің молдығымен ерекшеленеді ( 509-669 мм).
Территорияға тән климаттық сипаттамалар: қысы суық, жаз мезгілі ұзақ
әрі ыстық, кеш көктемдік және ерте күздік үсіктің болып тұруы, ұзақ
уақытқа созылатын ауа температурасының жоғарылығы, ылғалдың қарқынды
булануы.
Көктемгі үсік сәуір айының аяғында аяқталса, күзгі үсік қыркүйек
айының аяғы мен қазан айының басында басталады. Аязсыз күндердің орташа
ұзақтығы 150-170 күн.
Жауын-шашынның жылдық мөлшері 350-650 мм аралығында өзгеріп отырады.
Бір маусым ішінде 120-300 мм түседі. Тұрақты қар жамылығысы қараша айының
аяғы мен желтоқсан айының басында пайда болып, 85-100 күн жатады. Қар
жамылғысының биіктігі 25-30 см жетеді.
Ауаның орташа жылдық температурасы 8,1оС. Жаз айының термикалық
ресурстары ауылшаруашылық өнімдерін өсіруге өте қолайлы. Ауның салыстырмалы
ылғалдылығы өте ыстық кезеңдерде 1% -дан 30%-ға дейін төмендеуі мүмкін.
Аймақтың климаттық көрсеткіштеріне жасалған анализ бойынша бұл зонада
ауылшаруашылық дақылдарын өсіруге қолайлы табиғат жағдайларының бар екенін
көрсетеді. Әсіресе, Алматы облысының табиғат жағдайлары қолайлы, себебі жер
асты сулары жақын орналасқан [3].
Топырақ жамылғысы. Территорияның өсімдік жамылғысы гидроморфты,
элювиальды-гидроморфты топырақта өсетін тау етегі дала зонасына тән.
Аймақтың өсімдік жамылғыларына: жусан (Artemisia terra alba, Artemisia
sublessingiana, Artemisia incana), бидайық (Agropyrum repens), шалғын
(Carex pachystilis), қамыс (Phragmites communis), сүттіген (Euphorlia
unclulata), мия (Celycyrhyza), түйе табан (Alhagi). Көктем кезінде
эфемерлер көптеп өседі (Poa bulbosa, Carex stenophylla). Таулы алқаптардың
етегінде ені әр жерде әр түрлі болып, батыстан шығысқа қарай созылған тау
етегіндегі шөлді дала зонасы жатады. Жазықтағы шөлді дала зонасына
қарағанда тау етектерінде жатқандықтан, бұл аймақтың табиғи жағдайы өзгеше
келеді. Сондықтан бұл алқапты пайдалану жағдайы да басқаша.
Тау етегіндегі шөлді далалы аймақтағы ылғал мөлшері жазық
террриториядағы шөлді дала зонасына қарағанда әлдеқайда мол. Ылғалдың
орташа мөлшері 250-360 мм-ге дейін жетеді. Ылғал көбінесе жылдың көктемгі
және қысқы айларында түседі де, жаз, күз айлары құрғақ болады. Бұл аймақта
қысқы, көктемгі ылғалды дұрыс пайдаланып, ерте пісетін астық дақылдары-
күздік және жаздық бидай, арпа егіледі. Ал суармалы жерлерде де астықтан
басқа бағалы дақылдар: мақта, қант қызылшасы, жүгері, беде мен көкеністер,
темекі, бау ағаштары мен жүзімдіктер жақсы өніп-өседі.
Қалған жерлері көктемгі, күзгі мал жайылымдары. Бұл аймақтың
топырағы, негізіне, сұрғылт түсті. Оның өзі тау етегінде жатқан аймақтардың
таулы алқаптан қаншалықты қашықтығына, осыған сәйкес түсетін ылғалдың
мөлшеріне байланысты. Топырақ түсі де өзгеріп, бірнеше зонашаға бөлінеді.
Таудан алыс жерлерде топырақтың ашық сұрғылт түсті зонашасы жатады, одан
кейін кәдімгі сұрғылт түсті топырақ, ал тауға ең жақын аймақта күңгірт
сұрғылт түсті топырақ және ашық қызғылт-қара қоңыр топырақтар зонашасы
кездеседі. Осы үш зонашаның соңғысында ғана, яғни күңгірт сарғылт түсті
және ашық қызғылт қара қоңыр топырақтар таралған алқапта ғана суарылмайтын
егіс өседі, ал сұрғылт және ашық сұрғылт топырақ таралған аймақта егістікті
қолдан суармайынша жақсы өнім алынбайды. Негізінде алғашқы екі зонашада
Алматы, Жамбыл, Талдықорған облыстарының қант қызылша егістері, суармалы
жерлердегі астықтар, темекі, көкеніс, бау-бақша, жүзімдіктері, Оңтүстік
Қазақстан облысының мақтасы мен дәрілік шөптер алқабы, бау-бақша,
жүзімдіктер орын алған [6].
Қазақстан Республикасының үлкен территориясының көп бөлігі
ауылшаруашылығына арналған жерлер. Республиканың 272,5 млн. га
территориясының 222,5 млн. га ауылшаруашылығына пайдаланатын жерлер.
Жердің негізгі құраушы бөлігі топырақ болып табылады. Топырақ жердің
қасиетін, негізгі даму заңдылықтары мен шаруашылыққа жарамдылығын,
ауылшаруашылық дақылдарын егетін, орманшаруашылығына жарамдылыған
сипаттайды. Яғни, топырақ жердің биоөнімділігін анықтайтын адамзаттың басты
табиғи ресурстарының бірі. Сонымен қатар, топырақ экологиялық,
энергетикалық, геохимиялық, газо-атмосфералық тағы басқа адам баласы үшін
өте маңызды функцияларды атқарады. Қазақстан топырағы оридті және
экстраоридті жағдайда болғандықтан басқа мемлекеттердің (Канада, АҚШ,
Еуропа мемлекеттері) топырағынан антропогенді жүктемелерге тұрақтылығы
төмен [20].
Оңтүстік Қазақстандағы көптеген аудандардың топырағы су ресурстарының
тапшылығынан, малды шектен тыс жайғаннан, өсімдік жамылғысы кедейленіп, жел
эрозиясы салдарынан шөлдену процесі кең етек алуда. Осы аталған жағымсыз
жағдайлар нәтижесінде топырақ жарамсыз болып қалады [24].
Республиканың суармалы аймақтарында топырақтың ирригациялық эрозиясы,
екінші ретті тұздану процестер, сорлану, фтор және ауыр металдармен
ластануы мен физико-химиялық қасиетінің нашарлауы кең етек алуда [22].
Топырақ белгілі бір қасиетке ие бола отырып, жануар, өсімдік өнімдері
арқылы адам организміне ластағыштардың түсу көзі болуы мүмкін. Сонымен
қатар, ластанған топырақ су мен ауаны ластаушы көздің бірі [21].
1.2 Топырақтың арамшөптермен ластануын бақылау (мониторингі)
Қазақстан Республикасының 2006-2010 жж. арналған агроөнеркәсіп
кешенінің тұрақты даму концепциясының міндеттеріне сәйкес,
агрофитоценоздарда арамшөптердің қалыптасуы, олармен ластануын болжау,
фитосанитарлы жағдайының стабильді нормативтерін анықтау, экологиялық
қауіпсіздік пен экономикалық эффективтілікті қамтамасыз ететін
мүмкіндігінше максималды өнімділікке жету міндеті тұр [4].
Арамшөптер және олармен күрес жерөңдеу саласындағы әлі күнге дейін
шешімін таппай келе жатқан, үнемі бақылау мен күрсу шараларын жетілдіруді
қажет ететін мәселелердің бірі.
Ландшафттық жер өңдеуде арамшөптермен күресу жүйесі агроэкожүйені
басқарудың негізгі бөлімі ретінде қарастырылу қажет. Осыған байланысты,
арамшөптердің санын реттеу жолын жасау үшін алдымен әр алқапты жеке-жеке
бақылау керек, яғни олар белгілі агрофитоценоздарға бейімделген болу керек.
Шынайы табиғи жағдайдағы егіс алқаптарында көптеген ауылшаруашылық
өсімдіктерімен қатар арамшөптер, зиянды жәндіктер мен фитопатогенді
организмдер кездеседі.
Мәдени өсімдіктерге зиянды организмдерден келетін залал өте кең және
әртүрлі. Осы келтірілетін зияннның ең жағымсыз жағы алынатын өнімнің сапасы
мен өнімділігін төмендетуі. ТМД елдері бойынша түрлі зиянкестер мен
арамшөптерден келетін зияннан бидай 24,4%, мақта 33,9% күріш 47,1%-ға
төмендеген [5].
Арамшөп көбінесе ауылшаруашылық өсімдіктерін көшет жағдайына
ауыстырғанға дейін жер бетіне шығып, топырақ бетіне мықтап бекіп,
тамырланып алады. Ерте көктемнің өзінде қыстық, жыздық арамшөптер қаулап
өсе бастайды. Олардың біразы жерді қопсытып, өңдеу кезінде жойылады.
Бірақта, бір айдан кейін мәдени өсімдіктің тамырлануы кезінде арамшөптер
саны 207 талм2 дейін, гүлдену кезінде 247,5 тал м2 көбейеді. Бұл кезеңде
әсіресе өте зиянды арамшөптер қаулап өседі, соның ішінде қамыс -14,3%,
тауық тары -15,5%, амброзия-10,3%, ақ марь-13,8%, щирица-18,1%, кәдімгі
сары сояу-2,3 % құрайды. Агрофитоценоздардың арамшөптер құрамының мұндай
болуы ауылшаруашылық өнімділігін күрт төмендетеді .
Агрофитоценоздарға жүргізілген гербологиялық мониторинг нәтижелері
мынандай қорытындылар жасауға алып келеді:
- күздік бидайға жүргізілген мониторинг нәтижесінде алынған мәліметтер
бойынша егіс алқабында арамшөптің 53 түрі кездесетінін және де олардың 8
түрі жиі кездесетінін көрсетті.
-жүгері өсіретін алқапта арамшөптердің 46 түрі кездеседі. 1м2 шаққанда
арамшөптер саны 176 тал құраған. Оның ішінде 11 түрі доминантты, олар
жүгері өсімдігіне қарағанда өте төзімді және өнімділігіне көп залал
келтіретіндер.
-соя егіс алқаптарына келетін арамшөптердің саны 1м2-35 тал. Оның ішіндегі
доминантты түрлері 13.
-темекі егіс алқаптарында 42 түрі кездессе, оның 10 түрі доминантты. Әрбір
ауылшаруашылық дақылдарының арамшөптермен бұлай ластануы белгілі бір
жағдайлар мен агрофитоценоздың түзілу сипаттамасына байланысты [4, 5].
Егіс алқаптарында арамшөптердің доминантты түрлеріне: жабайы қарасора,
кенешөп, амброзия, итқонақ, гүлтәжі, сарықалуен жатады. Жоғары да аталып
өткендерден басқа да маманданған арамшөп түрлерімен де егіс алқаптары
ластанады. Жүгері өсіретін алқаптар – ақ меңдуана, сүттіген, кәдімгі қамыс,
ақ алабұтамен, ал соя – ошаған, бидайық, қарашоғыр, дала шырмауығымен,
темекі – алабұта, кәдімгі қамыс, шырмауық, күнбағыс сұңғылымен.
Темекі екпе жерлерде арамшөптердің қаптап өсіп залал келтіруі барлық
вегетациялық кезеңдерде байқалады, әсіресе көшеттен кейінгі алғашқы 10-15
күнде. Бұл кезеңде қаулап өскен арамшөптер әлі тамырлана қоймаған, баяу
өсіп келе жатқан әлсіз темекі өсімдігінің тіршілігіне кері әсерін тигізеді.
Сондықтан бұл кезең өте қиын кезең болып табылады.
Арамшөптерді азайтудың бір жолы ауыспалы екпені пайдалану. Мысалы,
осы әдіспен өсірілген темекі өсімдігі егіс алқабындағы арамшөптер саны 35,3-
42,0 талм2 құраған (2-3 есе төмен). Ал егер осы егіс алқабына келер жылы
қайтадан темекі өсірсек ( монодақыл), онда арамшөптар саны қайта көбейеді
63,3-110,2 талм2.
Арамшөптердің зияндылығын төмендетудің бірден-бір жолы ауыспалы
егіншілікті пайдалану. Аралас дақылдарды себу фитосанитарлық тұрақтылық пен
арамшөптердің зияндылығын төмендетуді реттеп отырады [6].
1.3 Өсімдік тіршілігінде экологиялық биотехнологияның маңызы
Биотехнология – ғылым мен өндірістің жаңа саласы. Биотехнология
дегеніміз, биологиялық объектілер мен биологиялық процестердің негізінде
жаңа түбегейлі жаңа технологиялар құру, сол арқылы адамға қажетті өнімдерді
алу. Биологиялық объектілерге сан алуан организмдер, олардың әр түрлі
мүшелері мен ұлпалары, әсіресе клеткалары және протопластары, солардың
құрамындағы органоидтар, хромосомалар, тіпті жекеленген гендер де жатады.
Ал, биологиялық процестерге келер болсақ, олардың тіршілік үшін маңыздылары
- өніп-өсу, даму, көбею, зат пен энергия алмасу, информация қабылдау,
сақтау, пайдалану және стрестік, қолайсыз факторларға бейімделу болып
табылады. Биотехнологиялық жолмен алынатын өнімдерге көптеген дәрі-
дәрмектер, белоктар, ферменттік препараттар, құлпырған табиғи бояулар, хош
иісті заттар, витаминдер, тағы басқа да биологиялық активті қосындылар
кіреді [9].
Биотехнологиялық әдістердің көмегімен селекция процесін жүргізуде
ежелден қолданып келе жатқан тәсілдерді ( будандастыру, мутагенез, сұрыптау
т.б ) едәуір жеңілдетуге, тездетуге болады. Бұл бір дейік. Екіншіден,
керемет зор нәтижелерге қол жеткізетін мүмкіндіктер тууына жол ашылды.
Бұлар биоинженерия ( клеткалық инженерия, гендік инженерия ) принциптері
негізінде бұрын-соңды дүниеде болмаған, түп тұқияннан қалыптасқан
қасиеттерді тіпті қиялға симастай етіп өзгертіп, жаңа организмдерді
конструкциялау, жасап шығару. Осындай биотехнологиялық жолдармен
өсімдіктердің сапалы сорттары, малдың асыл тұқымдары, микроорганизмдердің
аса өнімді штаммдары алынады.
Сонымен, биотехнология процестердің өту заңдылықтарын терең зерттеп,
ұғу арқасында биологиялық объектілердің қызметін пайдалану негізінде іске
асырылатын қазіргі заманның өте тиімді де биік деңгейдегі технологиясы.
Биотехнологияның бұрыннан қалыптасқан салаларынан басқа ,
биотехнологияның жетістіктерін экономиканы дамыту үшін қолдануға байланысты
– ауылшаруашылық биотехнологиясы, фармацевтикалық (немесе
медициналық) биотехнология, геобиотехнология, биотехнологиялық энергетика,
экологиялық биотехнология сияқты салалар қалыптасты [34].
Сонымен қатар, in vitro жағдайындағы өсімдік клеткалары үшін
морфологиялық, физиологиялық және цитогенетикалық гетерогенділік тән.
Морфологиялық гетерогенділік деп клетка ядролары мен клетка пішіндері,
өлшемдерінің әртүрлілігін түсінеміз. Ал, өсіріліп отырған тканьдер
клеткаларының физиологиялық жағдайы да әр түрлі : бөлініп, өсіп, қартайып,
өліп жатқан клеткалар болады. Клетка популяцияларының цитогенетикалық
гетерогенділігі әдетте хромосомалардың санының өзгеруімен
түсіндіріледі [26].
Биотехнологиялық жолдармен қазіргі таңдағы экологиялық мәселелердің
шешімін табуға болады:
- in vitro жағдайында өсірген өсімдік клеткалары табиғи өсімдікке тән
биосинтездік қасиетін сақтайды, сондықтан оларды экономикалық маңызы бар
заттарды өндіру үшін пайдалануға болады. Сөйтіп, өсімдік клеткаларын
өнеркәсіпті технологияларда қолданудың әр түрлі жолдары бар. Маңызды
заттарды синтездеумен қатар оларды тағы биотрансформацияға, яғни арзан
заттарды басқа бағалы заттарға айналдыру үшін пайдаланады. Және де
экологиялық таза өнімдер алуға көптеген мүмкіншіліктер туғызуда [26].
- Тотипатенттік қасиет деген жеке өсімдік клеткаларынан бүтін
организмнің дамуы. Осы тотипатенттік қасиеттің бірегей ерекшелігін
пайдаланып селекция процесі мен өсімдіктерді көбейту жолдарын жеңілдетіп
және тездетіп ауыл шаруашылығында қолданылатын жаңа технологияларды жасауға
мүмкіншілік туды. Мысалы, жеке клетканың бастапқы өсімдіктің барлық
белгілері сақталған бүтін өсімдікті қайтадан шығаруға қабілеттілігі бар деп
айтып кеттік. Ол клондық микрокөбейту әдісінің негізі болды. Бұл
технологиямен экологиялық мәселелердің бірі болып отырған
биоалуантүрлілікті сақтау жолында өз шешімін тауып отыр. Яғни, сирек
кездесетін немесе жоғалып бара жатқан өсімдіктердің түрлерін, бағалы
селекциялық объектілерді және вирустан таза залалсыздандырылған
өсімдіктерді көбейту үшін нәтижелі қолдануда. Апикальды меристема
клеткаларының клондары (бір клетканың ұрпақтары) вирустан таза болады.
Соның арқасында қазір бағалы картоп сорттарының, жүзімнің, көкеністердің,
жеміс-жидек, әсемдік өсімдіктердің, ағаш тұқымдастарының көшеттерін мол
шығаратын рентабельді технологиялар жасалды. Бұл технологиялар
сауықтырылған өсімдік шаруашылығының негізін қалады [52].
- Тікелей ДНҚ-ның деңгейінде өткізілетін жасанды өзгерістер арқылы
нәсілдік қасиеті өзгерген өсімдіктерді, тіпті мүлде жаңа формаларды
шығаруға болады. Бұндай тәжірибелерді ген инженериясы атқарады. Өсірген
клеткаларда мутацияларды қоздырып, оларды сұрыптап алып, кейін регенерант
өсімдіктерін шығару, генетикалық базисті кеңейтудің тағы бір жолы. Практика
үшін ең маңыздысы, осы әдіспен жоғары және төмен температураға, тұздарға,
гербицидтерге, патотоксиндерге төзімді мутант клеткаларын сұрыптап алу
[32].
- Сирек кездесетін және жоғалып бара жатқан өсімдік түрлерінің
генофондын сақтап қалу мақсатымен және селекцияға бағалы объектілер мен
қосымша заттарды бөліп шығаратын құнды клетка штамдарын сақтау үшін гендер
банкін жасау әдістері жете зерттеліп жатыр. Гендер банкінің мәнісі -
өсімдік клеткаларын сұйық азотта (to -196 о С) ұзақ сақтау. Қазірдің өзінде
көптеген өсімдіктердің өте қатты мұздатылған жеке клеткалары еріген соң
бөліне келе, морфогенез арқылы ұрық бере алатын өсімдіктерді түзеді.
- Маңызды заттарды синтездейтін клеткаларды өсіру биотехнологияның
жаңа саласы. Дағдылы биотехнологиялар бағалы биологиялық активті заттарды
алу үшін бүтін организмдерді пайдаланса (өсімдіктерді, жануарларды), осы
заманғы биотехнология ерікті немесе иммобилизденген өсімдік клеткаларын
өсіруге сүйенген клеткалық технологияларға негізделген. Дағдылы өсімдіктер
шикі затымен салыстырғанда өсірілетін клеткалардың мынадай артықшылықтары
болады: 1) қоршаған ортаның әр түрлі факторланының (климат, маусым, ауа
райы, топырақ жағдайы, зиянкестер) ықпалынан тәуелсіздік; 2) өсіру
жағдайларын өте жақсы деңгейде үзбей қамтамасыз ету; 3) егіс көлемі
үнемделеді [26].
Өсімдіктер көптеген маңызды заттардың бірден-бір қайнар көзі болып
табылады. Бірақ өсімдік шикі затының қоры табиғатта таусылып бара жатыр.
Осыны еске алғанда клеткалық технологиялардың орны болашақта ерекше зор
екенін түсінуге болады.
- Көптеген пайдалы өсімдіктер толып жатқан вирустар, бактериялар және
саңырауқұлақтар қоздыратын ауруларға шалдығады. Соның зардабынан жыл сайын
олардың өнімі төмендеп, сапасы нашарлайды. Клондық микрокөбейту кезінде
стерильденген экспланттарды асептикалық жағдайда өсірудің арқасында
өсімдіктер бактериялық және саңырауқұлақтық патогендерден сауықтырылады.
- Жаңа қарқынды технологиялар бойынша ауыл шаруашылығында гербицидтер
кеңінен қолданылады. Қазіргі кезде бұрын қолданылған экологияға қауіпті,
сүтқоректілерге улы гербицидтердің орнына жаңа, қауіпсіз гербицидтер
пайдаланылады. Бірақ олардың да кемшіліктері бар. Олар арам шөптерді жоюмен
қатар екпе өсімдіктердің де өсуін тежейді. Глифосат, атразиндер,
сульфонилмочевина туындылары сияқты тиімділігі жоғары гербицидтерге кейбір
арам шөптер төзімді келеді.
- Өсімдіктерді зиянкес жәндіктерден қорғау үшін химиялық заттар –
инсектицидтер қолданылады. Бірақ олар сүтқоректілерге де зиян келтіреді,
пайдалы жәндіктерді өлтіреді, қоршаған ортаны ластайды, бағасы қымбат
болады және де зиянкестер оларға тез бейімделіп кетеді. Сондықтан
биологиялық жолмен күресу амалдары өзіне назар аударуда, өйткені олар әр
жәндік түріне сәйкес қатаң таңдауда әсер етеді және де зиянкестер
биопестицидке бейімделе алмайды. Бұл бағытта қызықтыратын әсіресе
микробиологиялық пестицидтер. Олар зиянкесті өлтіретін микроб токсиндері
[33].
- Өсімдіктер қоршаған ортаның көптеген қолайсыз факторларының әсеріне
тап болады. Олар жоғары және төменгі температура, ылғалдың жетіспеушілігі
(құрғақшылық), топырақтың тұздануы (сор топырақ), ауаның газдануы,
минералдық заттардың жетіспеушілігі немесе керісінше шектен тыс көбеюі. Бұл
факторлар өте көп болғандықтан олардан қорғану жолдары да әр түрлі [9].
1.4 Қазақстан топырағындағы микроэлементтердің мөлшері
Ауыл шаруашылығында қолданылып келе жатқан химиялық элементтер
арасында бор, марганец, мырыш, мыс, молибден, кобальт жер қыртысында
өсімдіктер мен басқа да тірі организмдер құрамында аз болғандықтан
микроэлементтер қатарына қосылады. Жер қыртысында олардың басым көпшілігі
қосылыстар күйінде, ал кейбіреулері (мыс, кобальт) бос күйінде де
кездеседі. Сондықтан кез келген микроэлементтер әр түрлі топырақтарда
өсетін өсімдіктердің өзіне тән және физиологиялық жеке роль атқарады. Бір
микроэлементтің әсері екінші микроэлементтің орнын толтыра алмайды.
Шаруашылықтарда микротыңайтқыштарды қолданудың жоспарын жасағанда,
топырақтағы микроэлементтердің жалпы қорымен бірге оның өсімдік бойына
сіңіре алатын шамалы ғана бөлігі ескеріледі. Бұл ретте сонымен бірге
қоректі заттар көзі болып табылатын олардың жылжымалы түрлері де есепке
алынады [6].
Әр түрлі топырақтардың химиялық құрамын зерттеген кезде ондағы
көптеген микроэлементтердің мейлінше кең көлемде ауытқитыны анықталды.
Мәселен, батпақты жерлерде әдетте мыс аз, тундра топырағында бор мөлшері
бәсең, ал молибден т.б. мейлінше бай болып келеді. Ал құмды топырақтарда
әдетте барлық микроэлементтердің жалпы қоры да өте аз кездеседі.
Қандай болмасын макро және микроэлементтердің топырақтарда ауытқымалы
мөлшерде болуы биогеохимиялық аймақ деп аталады. Топырақтағы белгілі
микроэлементтердің нормадан тыс ауытқуы байқалатын аудандардағы адам мен
мал ауруларына қарсы күресте үлкен роль атқарады. Белгілі географиялық
аймақтарда өсетін өсімдіктерден бірқатар ерекше өзгерістер (биологиялық
реакция) білінеді. Бұл өзгерістер ауру сипатын өзгертеді, кейде тіпті
өсімдіктердің тіршілігін жойып, олардың ерекше жағдайларға бейімделу
процесіне әсерін тигізеді. Соның нәтижесінде сол аймақта ғана әдеттен тыс
құбылыстар дамиды. Мұның өзі топырақтардың қандай элементтерге бай және
кедей екендігін, олардың әр түрлі геохимиялық аймақтарға орналасуын,
микроэлементтерді ауыл шаруашылығына тиімді қолданудың әдістерін
анықтауға, әрі оны болашақта жоспарлауға көмектеседі. Егер еліміздегі
топырақ құрамында микроэлементтер совет ғалымы А.В. Виноградовтың зерттеу
жұмыстарының қорытындылары бойынша 1 кг топырақта мыстың жалпы қоры 20 мг,
марганец 850 мг, кобальт 8 мг, молибден 3 мг, бор 10 мг болса,
Қазақстаннның топырақтарының айдалатын қабатында бор 52,1-70,2 мг, мыс 28,7-
20,6 мг, мырыш 47-57 мг, марганец 603-729 мг, олибден 1,2-1,4 мг, кобальт
7,9-8,7 мг аралығында кездеседі. Қазақстанның барлық топырақтары мыс,
мырыш, кобальттың жалпы қоры жағынан Одақ көлеміндегі көрсеткіштерге
қарағанда орташа дәрежеде десек, ал бор жоғары, молибден төмен болып
келеді.
Совет ғалымы В.В. Ковалевский, Қазақстандағы әр түрлі аймақтардағы
микроэлементтердің топырақ, геоботаника, медицина, зооветеринария
тұрғысынан биохимиялық орналасу картасын жасаған [6]. Мұның өзі
микротыңайтқыштарды ауыл шаруашылығында, оның ішінде егіншілікте дұрыс
пайдалануға мүмкіншіліктер береді. Мұндай биогеохимиялық аудандастырудың
негізгі көрсеткіші (критерий) биохимиялық ортадағы химиялық элементтердің
организмде шоғылрлануымен жиналуы. Ол табиғат пен геохимиялық ортаға ғана
емес, сонымен қатар қоректік биохимиялық тізбек бойында химиялық
элементтердің мөлшерін өзгертіп тұрады.
Жергілікті ортадағы микроэлементтер көлемі биохимиялық тізбек арқылы
олардың организмінде пайдалануына, қор ретінде сақталуына өзгерістер
енгізіп, биологиялық белсенді қосылыстар түзілуін жылдамдатады, немесе
керісінше баяулатып қоректік заттардың алмасу процестеріне әсер етеді.
Содан барып тірі организмдер сыртқы орта жағдайларына қарай бейімделеді,
немесе биологиялық функциялары бұзылғандықтан неше түрлі эпидемиологиялық
ауруларға шалдығады.
Көптеген мәліметтерге сүйене отырып [6, 3] әр түрлі топырақтардағы
микроэлементтердің болу сипатына байланысты келесідей қорытынды жасай
аламыз:
- Қазақстан топырақтарында микроэлементтердің бар болуы топырақ
түзуші жыныстарға байланысты;
- Қазақстанның барлық зерттелінген топырақтарының беткі қабатында
марганец, мыс пен цинктің биологиялық жинақталуы байқалады;
- Кобальттың биологиялық жинақталуы тек қара топырақтарда кездессе,
ал басқа торырақтарда біркелкі таралған, кей жағдайларда төменгі қабаттарда
жинақталған;
- Бор көбінесе механикалық құрамы ауыр горизонттарда жинақталған;
- Молибден төменгі горизонттарда немесе топырақтың профилі бойынша
біркелкі таралады.
Қазақстан топырақтарындағы көшпелі микроэлементтердің болу сипатына
байланысты қысқаша сипаттамасы төменде келтірілген:
Марганец – Қазақстанның солтүстік егіс алқаптарындағы марганецтің
мөлшері 60-100мгкг дейін. Қара топырақ, оңтүстік қара топырақ, сазды
қызғылт-қара, сортаң топырақтарда 100-150 мгкг, құмдақ және құм
топырақтарда 20-30 мгкг. Қарағанды, Семей облыстарының топырақтарында 60-
100 мгкг, Жамбыл мен Шымкент облыстарының егіс алқаптарында 100-150 мгкг
дейін көшпелі маранец бар.
Бор – Қазақстанның көптеген егіс алқаптары бормен қамтылған. Солтүстік
Қазақстан, Қостанай, Ақмола облыстарының қара топырақтарында бор 0,6-1,2
мгкг болса, Қарағанды облысының қызғылт қара, қызғылт топырақтарында 1,2-
2,0 мгкг. Сонымен қатар оңтүстік аймақтың топырақтары да бормен жақсы
қамтылған 0,2-1,2 мгкг. Алайда, топырақта бордың жетіспеушілігінен Алматы
облысында қант қызылшасын өсіру кезінде байқалып, өнімділігі төмендеп, бор
тапшылығынан ауруға шалдыққаны байқалды.
Мыс – оңтүстік қара, қызғылт қара, қызғылт топырақтарда 2-3 мгкг.
Солтүстік Балқаш, Қарсақбай үстірті, Торғай шатқалындағы топырақтарда 4
мгкг.
Кобальт – Солтүстік Қазақстандағы кәдімгі қара топырақтарда 2,5-3
мгкг. Қостанай мен Ақмола облыстанының қара, қызғылт қара, қызғылт, сазды,
сортаңды топырақтары кобальтқа өте кедей (1,2-2,5 мгкг). Солтүстік Балқаш,
Оңтүстік Бетпақдала топырақтарындағы кобальт мөлшері Со1,2 мгкг, Орал
өңіріндегі қызғылт ара, оңтүстік қара топырақтары да кобальтқа кедей 1,2-
2,0 мгкг. Шымкент, Жамбыл облыстарында Со2,5 мгкг.
Цинк – Қазақстанның Солтүстік аудан топырақтары: кәдімгі қара,
оңтүстік қара, қызғылт қара, қызғылт топырақтары цинкке өте кедей ( 0,12
мгкг). Ал сортаң топырақтарда цинктің мөлшері аз да болса жоғары (0,12-
0,20 мгкг). Әсіресе Қарағанды облысының механикалық құрамы жеңіл
топырақтарында: қара, қара қызғылт, карбонатты қара қызғылт топырақтар
цинкке бай (0,12-0,22мгкг). Оңтүстік Қазақстанның кәдімгі сұр, оңтүстік
қара, шалғынды сұр, ақшыл сұр топырақтарында цинк мөлшері 0,12-0,22 мгкг;
кәдімгі сұр, оңтүстік ақшыл сазды топырақтарда 0,36-0,75 мгкг, шалғынды
топырақта 1мгкг.
Молибден – Қазақстанның көптеген егіс алқаптары молибденге кедей. Тек
Қазақстанның солтүстік аудандарындағы кәдімгі қара, оңтүстік қара
топырақтарында 0,12-0,20 мгкг кездессе, қалған облыстардың топырақтарында
бар болғаны 0,06-0,16 мгкг.
1.5 Өсімдіктер тіршілігіндегі микроэлементтердің ролі
Кез келген тірі организмдер, оның ішінде өсімдіктер құрамында
Д.И. Менделеев кестесіндегі элементтердің басым көпшілігі (шамамен 70-80%)
әр түрлі мөлшерде кездеседі. Олар толып жатқан органикалық қосындылардың
құрамына еніп, күрделі тіршілік процестеріне қатысады.
Тірі организмдердегі мөлшеріне қарап, барлық элементтер макро-және
микро элементтер деп бөлінеді. Макроэлементтерге сутегі, оттегі, көміртегі,
озот, фосфор, күкірт, калий, калций, магний, натрий, алюминий, кремний
жатады да, қалғандарының барлығы микроэлементтер тобына жатады.
Микроэлементтер- организмдерде өте аз мөлшерде кездесетін химиялық
элементтер топтары. Микроэлементтердің негізгі сипаттамасы олардың тірі
тканьдарда төменгі концентрацияда болуында [27].
Өсімдіктердің қоректенуі туралы ілімнің дамуының алғашқы сатыларында
олардың құрамында өте аз мөлшерде кездесетін микроэлементтер сыртқы ортадан
әр түрлі жағдайларға байланысты кездейсоқ енген қоспалар деп есептелінді.
Бірақ 19 ғасырдың соңы мен 20 ғасырдың алғашқы жылдарында
физиологиялық тәжірибелердің нәтижелерінде өсімдіктерді суда және таза
құмда өсіргенде ,қоректік ортаға осы элементтердің кейбіреулерін өте аз
мөлшерде (1-2 мг\л,немесе 1-2 мг\кг) қосқанда өсімдіктің өсіп дамуына және
өніміне пайдалы әсер ететіні дәлелденді.
Кейінірек өте нақты сезімтал физиологиялық және биохимиялық әдістерді
қолданып жүргізілген зерттеулердің нәтижесінде, қоректік ортада бор,
марганец, мырыш, мыс, молибден сияқты микроэлементтер болмаса,
өсімдіктердің қалыпты өсіп-дамуы мүмкін болмайтыны анықталды [19].
Осы кездегі ғылымның жетістікеріне байланысты тірі организмдердің
,оның ішінде өсімдіктердің қалыпты өсіп дамуына жиырмаға жақын
элементтердің физиологиялық және биохимиялық мсаңыздылығы толығынан
дәлелденді. Келешекте басқа да қажетті элементтердің ашылатынына шек
келтіруге болмайды.
Төменде физиологиялық маңызы толық дәлелденді деп есептелетін
микроэлементтер туралы қысқаша баяндалады.
Марганец бірінші рет 1788 ж. жабайы зере өсімдігінің және әр түрлі
ағаш тектестердің күлінен табылған.Кейін бұл элементтің барлық өсімдіктерде
болатыны анықталды. Марганец тотығу-тотықсыздану реакцияларына қатысады.
Кейінірек фотосинтез процесінде оттегнің бөлінуі (фотототығу реакциясы)
негізінен марганецке байланысты екені анықталды.
Осы қатардағы жүйенің тотығу-тотықсыздану мүмкіндігі бейтарапты ортада
+1,09 В-қа Б.Л. Бойченконың (1986) ұйғаруынша, осы деңгейдегі энергия су
молекуласынан оттегінің бөліну реакциясына толық жеткілікті. Өсімдік
организмінде кездесетін басқа жүйелердің ешқайсысының тотығу-тотықсыздану
деңгейі осындай процестерді қамтамасыз ете алмайды.
Бұл элементтің физиологиялық маңызы оның көптеген реакцияларға
қатысатынына байланысты [7].
Ол мынандай ферменттердің құрамына енеді: гидроксиламинредуктаза,
изоцитратдегидрогеназа, малатдегидрогеназа, d- глутамин трансфераза,
имидопептидаза, имидозолглицерофосфатдегидраза, ацетолактаткарбоксилаза,
глутаминсинтетаза, оксалоацетаза.
Өсімдік организміндегі тыныс алу процесіне байланысты глюкоза және ди-
, трикарбон қышқылдарының тотығу-тотықсыздану реакцияларын катализдейтін
ферменттердің көпшілігі марганец болғанда ғана іске қосылады. Өсімдікте
азотты қосындылардың алмасуына қатысатын ферменттердің біразы марганецті
қажет ететіні анықталды.
Көптеген зерттеулердің нәтижесінде өсімдік жапырақтарында жасыл
пигмент – хлорофилдің және басқа да пигменттердің синтезделуі, олардың
мөлшері мен арақатынастары марганецке байланысты екені дәлелденді. Мысалы,
қант қызылшасын құрамында марганец жоқ қоректік ортада өсірген кезде оның
клеткаларындағы хлоропластардың саны азайып, хлорофилл мөлшері төмендейді
[28].
Марганецтің әсерінен фосфорлы қосындылардың, ДНҚ, РНҚ алмасуы
жеделдеп, жапырақтарда белоктардың мөлшері жоғарылайды.
Бұл элементтің өсімдіктегі тотығу-тотықсыздану процестеріне әсері
қоректік заттардың түрлеріне байланысты өзгереді. Мысалы, марганецтің
тотықсыздырғыштық қасиеті аммиакпен қоректенгенде тотықтандырғыштық әсері
күшейеді.
Қорексіз ортада азоттың үлесі көбейген сайын, өсімдіктің марганецті
пайдалануы арта түседі.
Өсімдікте марганецтің тапшылығынан хлороз (сарғаю) ауруы байқалады.
Алдымен жапырақ жүйкелерінің арасы сарғайып, кейін сол жерлері құрып
қалады.
Табиғи жағдайда, марганец тапшылығының белгілері қант қызылшасы,
картоп, асбұршақ, сұлы, үрмебұршақ, қырыққабат, шабдалы, шие, қара өрік,
алма, таңқурай, мандарин, лимон өсімдіктерінде жиі байқалады. Марганецті
тыңайтқыштарға күкірт қышқылды марганец, марганец өндіру және басқа
металдар өндірісінің қалдықтары жатады. Бұлардың құрамындағы марганецтің
мөлшері әр түрлі.
Орта есеппен өсімдіктің түрлеріне, топырақтың ерекшеліктеріне
байланысты, егістіктің бір гектарына 3-5 кг марганец пайдаланады.
Өсімдіктер тіршілігінде маңызды орын алатын микроэлементтердің біріне
мыс жатады. Оның өсімдік құрамындағы мөлшері 100 г абсолюттік құрғақ
салмағына есептегенде 1 мг немесе одан да аз мөлшерде кездеседі.
Митохондриялар айналасында, мембраналар аралықтарында, құрылыстық белоктар
құрамында мыс көбірек кездеседі.
Бұл элементтің зат алмасу процестеріндегі маңызы өзіне ғана тән ерекше
қасиеттеріне байланысты. Біріншіден, мыс иондары амин қышқылдары, белоктар
және басқа да полимерлермен реакцияға түсіп, күрделі тұрақты қосындыларды
түзейді. Ол ион күйінде де реакцияға тікелей қатысып, донорлық және
акцепторлық қызмет атқарады.
Оның көптеген ферменттер құрамына енуі немесе олардың белсенділігіне
жанама әсері физиологиялық маңыздылығын айқындай түседі.
Құрамына мыс енетін ферменттерге ортодифенолоксидаза,
цитрохромоксидаза, диаминоксидаза, уратооксидаза, бензиламиноксидаза,
рибулозодифосфаткарбоксилаза, глутаминтрансфераза жатады.
Құрамында мысы бар пластоцианин белогі фотосинтез процесіндегі
электрондар тасымалдану тізбегінің маңызды мүшесінің бірі болып есептеледі.
Өсімдік организмінде түрліше заттардың тасымалдануына фосфорлы
қосындылар мен көмірсулардың зат алмасу өзгерістеріне қатысатын біраз
ферменттердің ырықтығына мыстың қажет болатыны анықталды. Азотты
қосындылардың алмасуындағы негізгі сатыларының біразын мыссыз жүзеге
аспайды деуге болады. Атмосферадағы бос молекулалық азоттың бұршақ тұқымдас
өсімдіктердің тамырында тіршілік ететін түйнек бактериялардың әсерінен
игерілуі де мыстың қатысуымен жүзеге асатынын көруге болады. Оның себебі
осы элементтің әсерінен бактериялардағы нитратредуктаза ферментінің
белсенділігі жоғарылап, ферродоксиннің синтезделуі жеделдейді [30].
Сонымен қатар, мыс нуклейн қышқылдарының, өсу гормондарының
(ауксин этилен) синтезделуіне де қажет. Өсімдіктердің саңырауқұлақ
ауруларына төзімділігі фенолды қосындыларға байланысты екені анықталған.
Мыс осы заттардың өсімдіктерде пайда болуына жағымды әсер етеді.
Қорытып айтқанда, мыстың өсімдік организміндегі маңызы оның көптеген
ферменттердің ырықты (активті) тобының құрамына еніп зат алмасу
процесіндегі тотығу-тотықсыздану реакцияларын жүзеге асыратынына,
фотосинтез, тыныс алу, фенолды-азотты қосындылардың, ауксиндердің алмасу
реакцияларына қажеттігіне байланысты деуге болады [29].
Қоректік ортада мыс жетіспеген жағдайда өсімдіктегі зат алмасу
процестерінің нашарлауына байланысты хлороз (сарғаю), солу, саңырауқұлақ,
бактериялық, вирустық аурулар, өркен, сабақ, дәндердің қалыптасуының
нашарлауы байқалады.
Мыс тапшылығына сезімтал өсімдіктерге бидай, рапа, сұлы, алмұрт, алма,
қара өрікті жатқызуға болады. Дәнді дақылдарда мыс жетіспегенде жапырақ
ұштары түссізденіп, қурап қалады. Тұтас өсімдік сарғыштанып, жас жапырақтар
толық қалыптаспай, тез түссізденіп, солып, қурап қалады.
Мысты тыңайтқыштар ретінде күкірт қышқылды мыс, түрлі металдар өндіру
қалдықтары қолданылады. Құрамында мыс тапшы топырақтарда өсірілетін
өсімдіктерді күкірт-қышқылды мыс тұзының 0,01-0,02 %-ті ерітінділерімен
бүрку арқылы үстеме қоректендіруді немесе егістіктің бір гектарына 1-3 кг-
дай мыс енетіндей мөлшерде құрғақ тұз, өндіріс қалдықтарды қолданылады.
Өсімдік тіршілігіне қажеттігі толық дәлелденген элементтердің бірі –
мырыш көптеген ферменттердің құрамына енетіні анықталды. Ондай ферменттерге
карбонангидраза, карбоксипептидаза, А, В – алкогольдегидрогеназа, бейтарап
протеаза, глутаматдегидрогеназа, глицеральдегид 3, фосфатдегидрогеназа,
малатдегидрогеназа, Д – сілтілік фосфатаза, альдолаза, фосфолипаза, моно –
6 – фосфатизомераза, протеиназалар жатады.
Құрамына мырыш енбегінімен, белсенді осы элементке байланысты
ферменттерден мыналарды атауға болады: глицилглицин пептидаза,
глициллейцилдипептидаза, аминопептидаза, гистидиндезаминаза, лейцитиназа,
дегидротаза, л- манозидраза, оксалоацетаткарбоксилаза және эколаза.
Осы аталған ферменттердің зат алмасу прцестеріндегі орны мен әсер етуі
ғана еске түсіріп, мырыштың маңызы туралы жеткілікті мағлұмат алуға болады.
Құрамында ең бірінші мырыш табылған фермент карбоангидраза көмірқышқылының
қайтымды ыдырау реакциысын катализдейді. Мырышты ферменттердің ішіндегі ең
жақсы зерттелген алкогольдегидрогеназа спирттік ашу процестерінде негізгі
орын алады. Оның құрамында 4 атом мырыш бар ол бидай, асбұршақ, жүгері,
күріш, ақжелкек, қант қызылшасы және басқа өсімдіктерден табылады.
Мырыш жеткіліксіз болған жағдайда с-цитрохром мөлшері күрт азаяды
да, цитрохромоксидаза және гликолиз процесіне қатысатын гексокиназа,
энолаза, фосфат дегидрогеназа ферменттерінің белсенділігі төмендейді [30].
Бұл элемент өсімдікте фосфорлы қосындылардың алмасуына өте қажет. Ол
жеткіліксіз болған жағдайда асбұршақ, қызанақ сияқты өсімдіктерге фосфордың
енуі жоғарылайды да, оның зат алмасу процестеріне қатысуы нашарлайды. Бұнда
минералдық фосфордың мөлшері бірнеше есе көбейіп, оның органикалық
қосындыларының – нуклеиндердің, липидтердің және нуклеин қышқылдарының
мөлшері азаяды. Сондай-ақ өсімдікте хлорофилдің синтезделуіне байланысты
фотосинтез процесінде мырыштың белгілі орын алатыны да анықталды.
Өсімдік клеткасында мырыштың болуы көмірсулардың синтезделуі мен
өзгеруіне қажетті жағдайдың бірі екені дәлелденді. Ол жеткіліксіз ортада
өскен шырын жемістілерде және қызанақта еритін қанттардың мөлшері көбейіп,
сахароза мен крахмалдың мөлшері азаяды.
Мырыштың жетіспеуінен қарапайым азотты қосындылардың мөлшері шамадан
тыс көбейіп кетеді. Мысалы, қызанақта глутаминнің мөлшері 7 есе, аспарагин
50 есе артады. Жалпы амин қышқылдарының мөлшері өте көбейіп, олардың сапалы
құрамы мен арақатынастары өзгереді.
Мырыш жеткілікті жағдайда өсімдіктер саңырауқұлақтар мен
бактериялардың әсерінен пайда болатын ауруларға төзімдірек келеді.
Кейбір өсімдіктерде (қызанақ, күнбағыс) мырыштың жетпеуінен өсу
процесіне қажетті гормон – ауксиннің синтезделуі нашарлап, жас өркендерде
өте майда, енсіз жапырақтар тостағанша бүрісіп, буын аралықтары өте
қысқарып, мыртық болып өседі.
Табиғи жағдайда мырыштың тапшы белгілері бұршақ тұқымдастарда, зығыр,
үпілмәлік, құлиақ, алма, алмұрт, өрік, шие, жүзім т.б. өсімдіктерде оңай
байқалады.
Көптеген ғылыми зерттеулердің нәтижесінде микроэлементтер тобына
жататын молибденнің де өсімдіктердің қалыпты өсіп-дамуына қажетті екені
дәлелденді. Бұл элементті бұршақ тұқымдастары көбірек пайдаланады.
Бұл элемент азотты қосындылардың алмасуына, нитраттардың
тотықсыздануына, молекулалық азоттың енуіне қажетті екені анықталды. Осы
процестерге қатысты негізгі фермент – нитраредуктазаның құрамында молибден
болатыны ертеден белгілі. Молибден мөлшері жеткілікті өсімдіктерде
глутамин, пролин, аланин, валин, метионин амин қышқылдарының синтезделуі
қарқынды жүреді: полирибасомалардың саны көбейіп, белок синтезі жеделдейді.
Нуклеин қышқылдары мен фосфорлы қосындылардың алмасуына да молибден
қажет.
Молибден тапшы қоректік ортада өскен өсімдіктерде фотосинтез бен тыныс
алу процестерінің нашарлауынан көмірсулар мен органикалық қышқылдардың
алмасуындағы байланыстылық бұзылады. Фосфордың минералдық қосындылары
көбейіп, органикалық қосындылары азаяды. Өсімдіктердің өсуі баяулап,
хлорофилдің синтезделуі нашарлайды.
Молибденнің жетіспеушілік белгілері, көбінесе қышқыл топырақтарда
өскен өсімдіктерде байқалады.
Өсімдіктердің құрамында өте аз мөлшерде кездесетін кобальт ион
күйінде, порфиринді қосындылар (В12 витамині) мен басқа органикалық
заттардың құрамында байланысқан күйде болады.
Бұл элементтің, басқа металдар сияқты карбоксилсіздену, карбоксилдену,
пептидтік байланыстар мен фосфорлы эфирлердің ыдырау, фосфорлы топтардың
ауысу реакцияларына жанама қатысатыны анықталды. Өткен ғасырдың 50-
жылдарында кобальттың зат алмасу процестеріндегі біраз маңызды
ферменттердің – лициназ, ацетилорнитиназа, Д-В-окситутрил, Коа
дегидрогеназа, глицилглицинпептидаза құрамына енетіні белгілі болған.
Кобальт нуклеин қышқылдарының, белоктардың синтезделуіне қатысады.
Сонымен қатар, ол фотосинтездік және тотығу, фосфорлану, молекулалақ
азоттың игерілуі, пигменттердің синтезделу процесінде де ықпал жасайды.
Өсімдік тіршілігіндегі физиологиялық маңызы қысқаша баяндалған
элементтер поливалентті металдар тобына жатады. Олар өздеріне тән атомдық
құрылысына байланысты алуан түрлі органикалық қосындылардың құрамына енеді.
Осындай күрделі органикалық – минералдық қосындылардың бір тобы тіршілік
поцестеріндегі реакциялардың барлығына катализатор – ферменттер болып
есептеледі [28].
Қазіргі кезде металдар тобына жатпайтын бор, бром, йод, фтор сияқты
микроэлементтердің физиологиялық маңызы туралы ғылыми деректер баршылық.
Солардың ішінде басқа элементтерге қарағанда өте көп зерттелген бордың
өсімдік тіршілігіндегі маңызы алуан түрлі екені анықталды.
Дегенмен, осы уақытқа дейін бор тікелей қатысатын бірде-бір реакция
немесе белсенділігі тек осы элементке тікелей байланысты бірде-бір
ферменттік жүйе табылған жоқ. Бірақ оның химиялық қасиеттері, көптеген
биохимиялық процестерге әсері туралы зерттеулер нәтижесіне қарағанда, бұл
элемент ферменттік жүйелерге байланыссыз дуге болмайды. Оның ферменттік
реакцияларға қатысы басқа микроэлементтерге қарағанда ерекше болуы мүмкін.
Бор көптеген органикалық қосындылармен, әсіресе полигидроксилдермен –
қанттар, спирттер, полисахаридтер және кетоқышқылдармен байланысып, олардың
химиялық реакциядағы белсенділігін арттырады. Бұл элементпен пиридоксин,
рибофлавин, рибофлавинфосфат, коэнзимдер, аденозин -5 фосфат сияқты
қосындылар да байланыса алады. Демек, оның реакциялардағы ферменттік
маңызын өзімен байланысқан заттардың молекулалық құрылыстарының өзгеріп,
реакциялық қабілеттерінің артуымен түсіндіруге болады.
Клеткалардың құрылымды бөліктерінің (меристема, камбий), клетка
қабығының қалыптасуы борға байланысты екені анықталды. Клетка қабығында
бордың мөлшері басқа бөліктерге қарағанда көбірек болады да, одан тек
қосынды күйінде бөлінеді. Бор әсіресе пектинді заттары мол жас клеткалар
қабығында көбірек байланысқан күйде болуы мүмкін.
Бор тапшылығы жағдайда өсімдіктер жапырағында қарапайым көмірсулардың
мөлшері көбейіп, арақатынастары өзгереді, клеткалардың осмостық қысымы
жоғарылайды.
Бордың жетіспеуінен өсімдіктің толық қалыптасқан бөліктерінде
аммиактың, қарапайым азотты органикалық қосындылардың (амин қышқылдары,
амидтер) мөлшері көбейіп, оның есесіне, белоктар азаяды.
Борды көбірек қажет ететін өсімдіктерде оның жетіспеуінен фенолдардың
және ауксиндердің мөлшері көбейіп, осыған байланысты өсімдіктің өсу процесі
нашарлайды. Нуклеин қышқылдар мен белоктар синтезінің қарқыны төмендейді.
Кейінірек клеткалардың бөлінуі нашарлап, жапырақтардың қалыптасуы бұзылады,
цитоплазмада полифенолдар көп жиналып, полифенолксиазда әсерінен ыдырап,
уытты туындылар пайда болады да, өсу аймағындағы клеткалар залалданады.
Осының салдарынан өсімдіктің өсуі тоқтап, жанама бұтақтар пайда болады да,
біраздан соң олардың да өсуі тоқтайды.
Өсімдіктерде бор тапшылығының белгілері карбонатты қоңыр түсті,
батпақты, ізбестелген топырақтарда байқалады. Бор тапшылығына қант
қызылшасы, зығыр, гүлді қырыққабат, алма, алмұрт өсімдіктері сезімталдау
келеді. Бор жетіспеген жағдайда өскен дәнді дақылдардың сабақтары алдымен
жуандап, соңында өсуін тоқтатады, масақтары және сібтебастарының пішіндері
бұзылады [31].
Қорытып айтқанда, өсімдіктер тіршілігінде микроэлементтердің алатын
орны алуан түрлі деуге болады. Олардың әрқайсысы өзінің химиялық
қасиеттеріне байланысты көптеген физиологиялық жағынан өте маңызды
қосындылардың, оның ішінде ферменттердің құрамына енеді. Өсімдік
тіршілігіне байланысты физиологиялық биохимиялық процестердің барлығы
микроэлементтердің қатысуынсыз жүзеге аспайды деуге болады. Бұл пікір осы
замандағы көптеген ғылыми зерттеулердің нәтижесінде қалыптасты. Қазақ
Мемлекеттік Ұлттық университетінің өсімдіктер физиологиясы мен биохимия
кафедрасында академик Т.Б. Дарқанбаевтың басшылығымен 1950-1958 жылдары
микроэлементтердің өсімдік тіршілігіндегі маңызын анықтауға бағытталған
көптеген ғылыми зерттеулер жүргізіліп, нәтижелерінен ғылыми еңбектер
жарияланып, диссертациялар қорғалды [7].
Соның ішінде темекі өсімдігімен жүргізілген зерттеулерде
(Қалекенұлы Ж., Қаржасова А.) бор, марганец, мыс және мырыш
элементтерін әр түрлі әдістермен қолданғанда темекінің өсуі мен дамуына
азотты қосындылардың, көмірсулардың, органикалық қышқылдардың құрамы мен
арақатынастарында түрліше өзгерістер болатыны дәлелденді.
Темекі өсімдігінің көшеттерін өсіргенде және танаптық тәжірибелерде
микроэлементтерді қолдану нәтижесінде бір гектарға есептегенде 2-3
центнерден қосымша өнім алынады.
Жалпы өсімдіктер тіршілігінде микроэлементтердің физиологиялық,
биологиялық маңызы туралығылыми зерттеулер өсімдіктердің өсуі мен дамуын,
тіршілік әрекеттерін қажетті бағытта игеріп, алынатын өнімнің мөлшері мен
сапасын арттыруда үлкен орын ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz