Assessment of Bioremediation Potential of Silphium Perfoliatum L. Obtained by Clonal Micropropagation in Vitro
Article Sidebar
Main Article Content
Abstract
The paper presents the results of testing the phytoextraction properties of Silphium perfoliatum L. taking into account the possibility of its microclonal propagation in vitro as a bioremediant for soils with medium-level polyelement pollution. The soils were characterized by increased content of Pb, Co, Zn, and Ni due to the influence of battery production emissions. After growing for 5 months, some biometric parameters of Silphium leaves were observed to change under the influence of contaminated soils: the average leaf weight increased and their number decreased, the total biomass often increased due to hormesis. Analysis of the mineral mass allows us to recommend the tested Silphium clones for long-term strategies for phytoextraction of lead, cobalt, copper, vanadium, and titanium in contaminated areas with the possibility of subsequent valorization of the resulting biomass.
Article Details
References
1. Alibert, G. Sunflower tissue and cell-cultures and their use in biotechnology / G. Alibert, C.Aslanechanabe, M. Burrus // Plant Phys. and Bioch. – 1994. –Vol. 32. – P. 31–44.
2. Skirvin, R. Somaclonal variation: has it proved useful for plant improvement? / R. Skirvin, , M. Norton, K. McPheeters // In Acta Hortic. – 1993. – Vol. 199. – P. 333–340.
3. Guadagnini, M. In vitro breeding for metal-accumulation in two Tobacco (Nicotiana tabacum) Cultivars / M. Guadagnini // PhD thesis. – University of Freiburg. – 2000. – 97 p.
4. Vangronsveld, J. Phytoremediation of contaminated soils and groundwater: lessons from the field / J. Vangronsveld [et al.] // Env. Sci. and Poll. Res. – 2009. – Vol. 16, P. 765–794.
5. Lyubenova, L. Response of antioxidant enzymes in Nicotiana tabacum clones during phytoextraction of heavy metals / L. Lyubenova [et al.] // Env. Sci. and Poll. Res. – 2009. – Vol. 16, P. 573–581.
6. Kolbas, A. Field evaluation of one Cu-resistant somaclonal variant and two clones of tobacco for copper phytoextraction at a wood preservation site / A. Kolbas [et al.] // Env. Sci. and Poll. Res. – 2020. – Vol. 27. – Р. 27831–27848.
7. Микроэлементы в окружающей среде: биогеохимия, биотехнология и биоремедиация: Trace elements in the environment: biogeochemistry, biotechnology, and bioremediation / Под ред. М. Н. В. Прасада, К.С. Саджвана, Р. Найду; пер. с англ. Д. И. Башмакова и А. С. Лукаткина. – Москва: Физматлит, 2009. – 815 с.
8. Пастухова, М. А. Экономическая эффективность создания средостабилизирующих агрофитоценозов на основе сильфии пронзеннолистной в условиях агроэкологически проблемных ареалов агроландшафтов / М. А. Пастухова, Б. В. Шелюто // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии: научно-методический журнал. – Горки, 2021. – № 1. – С. 82-85.
9. Nescu, V. Physiological aspects of absorption, translocation, and accumulation of heavy metals in Silphium perfoliatum L. plants grown in a miningcontaminated soil / V. Nescu [et al.] // Minerals. – 2022. – Vol. 12, P. 334.
10. Figas, A. Influence of drip irrigation on the height of the biennial cup plant (Silphium perfoliatum L.) from the micropropagation seedlings / A. Figas [et al.] // Infrastructure and Ecology of Rural Areas. – 2015. – Vol. 3, P. 779–786.
11. Zhang, X. Potential of four forage grasses in remediation of Cd and Zn contaminated soils / X. Zhang [et al.] // Bioresour. Technol. – 2010. – Vol. 101, P. 2063–2066.
12. Sumalan, R.L. The Impact of heavy metal accumulation on some physiological parameters in Silphium perfoliatum L. plants grown in hydroponic systems / R. L. Sumalan [et al.] // Plants. – 2023. – Vol. 12. – P. 1718.
13. Колбас, А. П. Оценка эффективности растений-кандидатов для биоремедиации почв, загрязненных тяжелыми металлами / А. П. Колбас [и др.] // Экологическая культура и охрана окружающей среды: IV Дорофеевские чтения : сб. материалов межд. науч.-практ. конф., Витебск, 29 нояб. 2024 г. / Витеб. гос. ун-т ; редкол.: Е.Я. Аршанский (отв. ред.) [и др.]. – Витебск : ВГУ, 2024. – С. 359–361.
14. Качанович, П. В. Особенности пространственного распределения свинца в почвах в зоне влияния аккумуляторного производства / П. В. Качанович // Молодежь в науке – 2021 : тез. Докл. XX Междунар. науч. конф. Молодых ученых, Минск, 20–22 сент. 2023 г. / Нац. Академ. Наук Беларуси, Совет молодых ученых ; редкол : В. Г. Гусаков (гл. ред.) [и др.]. – Минск : Беларусская наука, 2023. – С. 725–727.
15. Левый, А. В. Разработка технологии микроклонального размножения в условиях in vitro сильфии пронзеннолистной (Silphium perfoliatum l.) сорта Первый белорусский как потенциально эффективной культуры ремедианта загрязненных территорий / А. В. Левый, M. А. Пастухова // Прыроднае асяроддзе Палесся i навукова- практычныя аспекты рацыянальнага рэсурсакарыстання: зб. навук. прац. ХI Мiжнар. навук. канф. «Прыроднае асяроддзе Палесся», Брэст, 11–13 верасня 2024 / Палескi аграрна-экал. iнст. НАН Беларусi ; рэдкал. М. В. Мiхальчук (гал. рэд.) [i iнш.] – Брест : Альтернатива, 2024. – С. 215–218.
16. Постановление Совета Министров Республики Беларусь от 25 января 2021 г. № 37 «Об утверждении гигиенических нормативов» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://pravo.by/document/?guid=12551&p0=C22100037. – Дата доступа: 01.12.2024.
17. ЭкоНиП 17.03.01-001-2021 «Охрана окружающей среды и природопользование. Земли (в том числе почвы). Нормативы качества окружающей среды. Дифференцированные нормативы содержания химических веществ в почвах и требования к их применению» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.ecolog.by/bitrix/components/bitrix/forum.interface/show_file.php?fid=7510. – Дата доступа 01.06.2024.
18. Михальчук, Н. В. Фоновое содержание тяжелых металлов и микроэлементов в почвах и растительности юго-запада Беларуси как основа для сравнительных оценок при производстве органической продукции на основе принципов зеленой экономики / Н. В. Михальчук, А. Н. Мялик // Эколого-географические проблемы перехода к зеленой экономике; редкол.: В. С. Хомич (гл. ред.), В. Ф. Логинов, Е. В. Санец. – Минск : СтройМедиаПроект. – 2019. – С. 266–281.
19. Сает Ю. Е. [и др.]. Геохимия окружающей среды. – М. : Недра, 1990. – 335 с.
20. Calabrese, E. J., Blain R. B. Hormesis and plant biology / E. J. Calabrese, R. B. Blain // Environmental Pollution. – 2009. – Vol. 157. – Р. 42–48.
21. Antonkiewicz, J. Effect of soil contamination with heavy metals on element contents in Silphium perfoliatum (Silphium perfoliatum L.) / J. Antonkiewicz, C. Jasiewicz // Ecological Chemistry and Engineering. – 2003. – Vol 10. – P. 205–210.