Кадмий — бул дыйканчылык топурагында топтолгондо өсүмдүктөр тарабынан сиңирилип, азык чынжырчасына өтүшү мүмкүн болгон уулуу оор металл. Буудай сыяктуу негизги азыктарда кадмийдин топтолушу азык коопсуздугу жаатында кылдаттык менен көзөмөлдөнүшү керек болгон маселе болуп саналат.

Бул 2009-жылдагы изилдөө 451 буудай түрүн эки жыл мурда кэдмий булганган щелочтуу талаа шарттарында жана ошондой эле гидропоник үсүмдүк тажрыйбасында изилдеген. Максат – данында азыраак кэдмий топтогон буудай түрлөрүн табуу жана бул жүрүм-турумдун түп тамыр аркылуу сиңирүү, сабак аркылуу ташуу жана башка минералдык элементтер менен байланышын түшүнүү.

Изилдөөчүлөр төрт төмөн кадмий топтой турган түрдү алдыга чыгарышкан: Hebei B27, Hebei B31, Zhengmai119 жана Zhoumai33. Бул түрлөр, изилдөөдө каралган шарттарда дандын кадмий деңгээли төмөн жана салыштырмалуу цинк мазмуну жогору менен айырмаланган. Жыйынтыктар, дандын кадмий топтолушунда тамырдын кадмийди сиңирүү жөндөмү маанилүү роль ойноруна ишарат кылат.

Маселе эмне?

Кадмий өсүмдүк үчүн зарыл азык элемент эмес. Ошого карабастан, топуракта болгондо өсүмдүк тамырлары тарабынан сиңирилиши мүмкүн жана кээ бир учурларда жебеле турган бөлүктөргө өткөрүлүшү мүмкүн. Бул учур, өзгөчө буудай сыяктуу негизги дан эгиндеринде маанилүү, анткени бул азыктар кеңири калк катмары тарабынан туруктуу колдонулат.

Топурактагы кадмийдин булганышы; өндүрүш ишмердүүлүгү, кен казуу, атмосфералык чогулуш, ископаемое күйүүчү майдын колдонулушу, таштандыларды башкаруу жана айрым айыл чарба практикалары менен байланыштуу болушу мүмкүн. Кадмийдин көйгөйү – өсүмдүктөр тарабынан толугу менен четтетиле албай, айрым генотиптер бул элементти башкаларга караганда көбүрөөк чогултушу болуп саналат.

БУУДАЙдын түрлөрү арасында кадмийди топтоо кубаттуулугу бирдей эмес. Бир эле топуракта өскөн эки түрдүн данында кадмийдин деңгээли ар башка болушу мүмкүн. Бул айырма азык коопсуздугу жаатында маанилүү мүмкүнчүлүк берет: Эгер аз кадмий топтоочу түрлөр аныкталса, жеңил же орто деңгээлде булганган аймактарда коопсуз өндүрүш үчүн түр тандоо башкаруу куралы болушу мүмкүн.

Бул иштин негизги суроосу төмөнкүчө:

451 ар кандай буудай түрүнүн ичинен, кадмий булганган щелочтуу топурактарда данында азыраак кадмий топтогон жана ошол эле учурда минералдык азыктануу жагынан артыкчылыктуу болушу мүмкүн болгон түрлөр барбы?

Метод эмне сунуш кылат?

Иш эки негизги экспериментке негизделген.

Биринчи бөлүм эки жылдык талаа изилдөөсү болуп эсептелет. Изилдөөчүлөр 451 буудай сортун Кытайдын Хэнань провинциясынын Жиюань аймагындагы кадмий менен булганган айыл чарба участкасында өстүргөн. Бул аймак кадмий деңгээли тобокелчилик текшерүү чекесинен ашкан, бирок кийлигишүү чекесинен төмөн турган, башкача айтканда коопсуз колдонуу стратегиялары жагынан бааланган бир айыл чарба топурагы катары аныкталган.

Дала экспериментинде ар кандай сапка эгилген, жергиликтүү айыл чарба практикасы байкалган жана жыйналган даналардан минералдык элементтер анализден өткөрүлгөн. Айрыкча марганец, жез, цинк, стронций, молибден жана кадмий өлчөлгөн.

Экинчи бөлүм гидропоник көчөт эксперимент болуп саналат. Бул экспериментте тандап алынган буудай түрлөрү топурактын ордуна азык чечими менен өстүрүлгөн. Ошентип, топурактын гетерогендуулугунан келип чыккан татаалдыктар азайтылып, тамырлардын кадмий жана башка элементтерди алуу мүмкүнчүлүгү көбүрөөк көзөмөл жүргүзүлгөн шарттарда байкалган.

Гидропоникалык экспериментте кадмийге кошумча антимон, қоргосун, лантаний жана гадолиний да колдонулду. Анткени бул элементтердин кадмий менен бирге чогултуу же жүк ташуу байланыштары болушу мүмкүн деп ойлолгон. Чамдан соң тамыр жана бутак бөлүктөрү өзүнчө анализден өткөрүлдү.

Элементтерди өлчөө ICP-MS менен жүргүзүлгөн. ICP-MS абдан төмөн деңгээлдеги элементтерди так өлчөө үчүн колдонулуучу өнүккөн масс-спектрометрия ыкмасы болуп саналат. Бул аркылуу илимпоздор кадмий гана эмес, өсүмдүктүн кеңири минералдык профилин да баалаган.

Формулалар Эмне Дегени?

Бул иш көбүрөөк математика формулаларынан эмес, өсүмдүктө элементтерди кабыл алуу жана ташуу боюнча практикалык көрсөткүчтөрдү колдонушу менен айырмаланат.

Биринчи маанилүү көрсөткүчжүктөө фактору, бул TF. Бул маани кадмийдин тамырдан бутакка канчалык деңгээлде ташыларын түшүнүү үчүн колдонулат.

Жөнөкөй айтканда:

TF = Сүргүндөгү кадмийдин мазмуну / Тамырдагы кадмийдин мазмуну

TF жогору болсо, тамырда жайгашкан кадмийдин чоңураак бөлүгү сабакка көчүрүлүп жатышы мүмкүн. TF төмөн болсо, өсүмдүк кадмийди көбүрөөк тамырда кармап турат же сабакка аз гана өткөрүп жатышы мүмкүн.

Экинчи маанилүү көрсөткүчбирдик тамырга кадмийдин сиңирилиши, башкача айтканда CdU. Бул баа тамырдын кадмийди канчалык эффективдүү сиңиргенин көрсөтүүгө аракет кылат.

Жөнөкөй айтканда:

CdU = Өсүмдүктүн баарында топтолгон кадмийдин өлчөмү / Тамырдын кургак салмагы

Эгер бул мааниси жогору болсо, тамыр бирдик салмакка көбүрөөк кадмий сиңирип жаткан болот. Изилдөөнүн маанилүү билдирүүлөрүнүн бири, дан ээлериндеги кадмий айырмачылыктарында жөн гана тамырдан жаш илге өткөрүү эмес, тамырдын кадмий сиңирүү жөндөмү да чоң роль ойной тургандыгы болуп саналат.

График / Кесте / Диаграмма Негизги Билдирүүсү

Макаладагы сүрөттөр түз көчүрүлбөстөн төмөнкүчө кыскача баяндалышы мүмкүн:

Биринчи жылуулук картасы жана кластердик анализ 451 буудай сортунун элемент профилдери бири-биринен так айырмаланарын көрсөтүп турат. Данада, тамырларда жана бүрөлөрдө өлчөнгөн элементтер бирдей жүрбөйт. Айрыкча, тамырларда кадмийнин лантан, гадолиний жана мисалы, кээ бир элементтер менен чогуу топтолушу, бул элементтердин өсүмдүктө окшош физиологиялык процесс түрлөрүнө таасир эте алышы мүмкүн экенин ойлотот.

Кадмий бөлүштүрүү графиктери дан кадмийинин эки жыл бою түрлөрдүн арасында кадимкидей бөлүшкөнүн көрсөтүп турат. Бул кадмий жыйноо бир эле колдонулуп жаткан түрдөн эмес, кеңири генетикалык вариациядан келип чыгарын билдирет. Гидропоникалык экспериментте тамыр жана сабак кадмийи болсо кыйла жокко чыгарылган бөлүштүрүүнү көрсөткөн; башкача айтканда, кээ бир түрлөр көчөт этапында кадмийди андан да көп сиңирген.

Венн диаграммалары бир жылдын жыйынтыгына эле карап туруу жетишсиз экенин көрсөтөт. Изилдөөчүлөр эки жылдык талаа маалыматтарын жана гидропоникалык эксперименттерди бирге баалап, туруктуу төмөн жана жогорку кадмий чогулткан сортторду айырмачылап көрүүгө аракет кылышты. Бул ыкма кокустан келип чыккан айлана-чөйрө таасирин азайтуу үчүн маанилүү.

Регрессия графиктеринин негизги билдирүүсү, эки жылдын дан кэдмий натыйжалары арасында күчтүү байланыш бар экендигинде. Ошондой эле, кээ бир учурларда дан кэдмий менен бүркөк тамыр/шилт кэдмийинин ортосунда оң байланыш байкалган. Бул эрте этаптагы гидропондук сканерлөө түр тандоодо колдоочу курал боло аларын ойлотот.

Абдан төмөн жана жогорку кадмий топтогон сортторду салыштырган графиктер, төмөн кадмий сортторунун тамыр жана жаш илмек бөлүгүндө азыраак кадмий ташырылганын; жогорку кадмий сортторунда болсо тамырлардын кадмий сиңириши жана айрым ташуу көрсөткүчтөрү жогору болушу мүмкүн экенин көрсөтөт. Эң төмөн кадмий сорт катары „007“ өзгөчөлөнүп турат.

Радар графиктери төмөн жана жогорку кадмий түрлөрүнүн кадмийдин көлөмү менен гана эмес, башка элементтердин профили менен да айырмаланарын көрсөтүп турат. Төмөн кадмий түрүндө цинк менен байланыш өзгөчө маанилүү. Изилдөө төмөн кадмий жыйноо айрым учурларда жогорку цинк профили менен кошо көрүнүшү мүмкүн экенин билдирет.

Негизги компоненттердин анализ графиги тамырлар жана бутак элемент профилдери так бөлүнүп турганын көрсөтүп турат. Тамырларда элементтердин ар түрдүүлүгү жана кадмий менен байланышкан өзгөрүүлөр ачыгыраак көрүнөт. Бул изилдөөнүн негизги комментарийин колдойт: Бул буудай панелинде кадмийдин жүрүм-турумун түшүнүү үчүн тамырдын сиңирүү мүмкүнчүлүгү маанилүү катмар болуп эсептелет.

Тажрыйбалар кандай жасалган?

Изилдөөчүлөр алгач 451 буудай сортунан турган чоң панелди түзүшкөн. Бул панелге Кытайдагы тандалган буудай сорттору жана селекциялык материалдар кирет.

Дала сыноолору 2021 жана 2022 жылдары кадмий менен булганган айыл чарба жеринде өткөрүлгөн. Ар бир түр бир катарында эгилген, жыйналган данектери кургатылган жана элементтик анализге даярдалган.

Үлгүлөр кислоталык аралашма менен эритилип, ICP-MS устройства менен өлчөнгөн. Бул ыкма менен кадмийдин гана эмес, марганец, мис, цинк, стронций жана молибден сыяктуу элементтердин да мазмуну аныкталган.

Гидропоникалык экспериментте буудайдын уруктары стерилденген, чукурап чыккан жана азык эритмесинде өстүрүлгөн. Өсүмдүктөр белгилүү убакытка чейин кадмий, антимон, индукиль, лантаний жана гадолиний камтыган эритмеге дуушар болгон. Жыйымдан кийин тамыр бетинде жабышып калган кадмийди азайтуу үчүн тамырлар атайын жууу эритмеси менен иштетилген. Андан кийин тамыр жана сабак өзүнчө кургатылып, элементтик анализге алынган.

Статистикалык анализде дисперсия, көп салыштыруулар, корреляциялар, регрессиялар, кластерлөө жана негизги компоненттерди талдоо колдонулган. Ошентип, төмөн/жогорку кадмий түрлөрү аныкталып, элементтердин ортосундагы байланыштар изилденген.

Натыйжалар эмне көрсөтүп жатат?

Иштин биринчи маанилүү жыйынтыгы – 451 буудай түрүнүн арасында кадмий чогулушу боюнча көрүнүктүү генетикалык айырмачылыктар бар экендиги. Талдоо талаа сыноолорунда уруктун кадмий өлчөмү 2021-жылы 0,07–0,37 мг/кг, 2022-жылы 0,06–0,22 мг/кг аралыгында өзгөргөн. Бул, бир эле түрдүн ичиндеги ар түрдүүлүктү тандоо азык коопсуздугу боюнча маанилүү болушу мүмкүн экенин көрсөтөт.

Экинчи натыйжа төмөн кадмий жыйналышын туруктуу көзөмөлдөөгө болоору болуп саналат. Изилдөөчүлөр эки жылдык талаа натыйжаларын жана гидропоникалык экспериментти бирге баалап, төрт төмөн кадмийдүү сортту аныкташкан: 0005, 0006, 0004 жана 0007. Бул сорттор изилдөөнүн шарттарына ылайык Кытайдын улуттук азык-түлүк стандартынын чегине чоң өлчөмдө туура келгидей көрүнөт.

Үчүнчү жыйынтык, тамырдын ролу күчтүү экендиги. Дандын кадмий курамы тамырдагы кадмий жана тамырдын кадмий сиңирүү жөндөмү менен байланыштуу деп табылган. Бул кадмий топтолушун азайтууга багытталган селекция иштеринде тек гана данга эмес, тамыр деңгээлиндеги сиңирүү процесстерине да каралышы керектигин көрсөтөт.

Төртүнчү жыйынтык, төмөн кадмий сортторунун болгону кадмий боюнча гана эмес, кеңири элементтик профил боюнча да айырмаланганы. Төмөн кадмий сортторунда цинк деңгээли салыштырмалуу жогору табылган; ага карата марганец, антимон, лантан, гадолиний жана мис сыяктуу айрым элементтер төмөн деңгээлдер менен байланышкан.

Бешинчи жыйынтык, жогорку кадмий топтогон сорттордун да илимий жактан баалуу болушунда. Бул сорттор түздөн-түз коопсуз өндүрүү үчүн каалуу боло албайт; бирок кадмий топтоонун генетикалык жана физиологиялык механизмдерин түшүнүү үчүн күчтүү салыштыруу материалдарын сунуштайт. Мындайча айтканда, келечекте молекулярдык маркерлерди иштеп чыгуу, QTL карталарын түзүү жана геном боюнча бириктирүү анализдери үчүн негиз түзө алат.

Бул Эмне Үчүн Маанилүү?

Кадмий булгандын айыл чарба жерлеринде эки негизги мамиле бар. Биринчиси, топуракты физикалык же химиялык ыкмалар менен жакшыртуу болуп саналат. Бирок бул ыкмалар кымбат болушу мүмкүн, кең аймактарда колдонууга кыйын же узак мөөнөттүү туруктуулук көйгөйлөрүн жаратышы мүмкүн.

Экинчи ыкма – ошол эле топуракта азыраак кадмий топтой турган түрлөрдү тандоо. Бул, айрыкча жеңил жана орточо деңгээлде булганган аймактарда көбүрөөк ишке ашырыла турган стратегия болушу мүмкүн. Албетте, бул жалгыз өзү бардык көйгөйдү чечпейт; топурак анализи, булганууну башкаруу, сугаруу, жер семирткич жана азыктык көзөмөл менен бирге каралышы керек.

Бул изилдөө, түр тандоонун илимий негизин күчөтөт. 451 түрдүн ошол эле панелде сканерлениши төмөн кадмий топтогон генотиптерди аныктоого жардам берет. Мындан тышкары, иономдук анализ кадмийдин башка элементтер менен байланыштарын көрсөтүп, жөн гана “кадмийди азайтуу” ыкмасы жетишсиз экенин эске салат. Анткени өсүмдүктүн азык тең салмагы дагы маанилүү.

Verianla окурманы үчүн бул макаланын негизги билдирүүсү төмөнкүлөрдөн турат: Тамак-аш коопсуздугу болгону түшүмдөн кийинки тесттер менен гана эмес, талаада кайсы түр өстүрүлүп жаткандыгына да байланыштуу башталат. Өсүмдүктүн генетикалык түзүлүшү, тамырдын оор металлдарды сиңирүү мүмкүнчүлүгү жана минералдык тамактануу тармагынан акыркы дан коопсуздугу таасир алышы мүмкүн.

Назар салуу пункттары

Бул макала илимий кароодо өтө элек preprint. Натыйжалар көзкарандысыз илимий баалоо процессинен кийин өзгөрүшү мүмкүн.

Иш Кытайдагы белгилүү кадмий менен булганган щелочтук топурак шарттарына негизделген. Ар кандай өлкөлөрдө, ар кандай pH, органикалык зат, кыёкчо курамы, сугаруу жана жер семирткич колдонуу шарттарында жыйынтыктар өзгөрүшү мүмкүн.

Төмөн кадмий сортту аныктоо булганган топуракты коопсуз кылуу менен бирдей эмес. Бул сорттор тобокелдикти азайтчу курал болушу мүмкүн; бирок топурак жана продукция анализдеринин ордун толтурбайт.

Изилдөөнүн алдыңкы сортторун Кыргызстандагы өндүрүш системалары же жергиликтүү сорттор менен түзлөн салыштырууга болбойт. Жергиликтүү адаптация, түшүмдүүлүк, ооруга туруктуулук, сапат жана фермерлердин шарттары да өзүнчө бааланууга тийиш.

Гидропоникалык эксперименттер контролдолгон жана ылдам сканерлөө үчүн пайдалуу; бирок чыныгы талаа чөйрөсүндөгү тамыр-топурак-микроб өз ара аракетин толук чагылдырбай калышы мүмкүн.

Иономдук байланыштар корреляция деңгээлинде. Цинк-кадмий же башка элементтердин байланыштары механизм боюнча белгилерди берет; Бирок, түздөн-түз себеп-натыйжа байланышы үчүн молекулярдык жана физиологиялык текшерүү талап кылынат.

Жыйынтык

Бул 2009‑жылдык изилдөө, төмөн кадмий топтогон буудай түрлөрүн аныктоодо кеңири талаа изилдөөлөрү жана иономдук анализди биргеликте колдонсо болорун көрсөтүп жатат. 451 буудай түрүнүн ичинен 2005, 2006, 2004 жана 2007 төмөн кадмий топтогондугу менен айырмаланган.

Жыйынтыктар көрсөткөндөй, тамырдын кадмийди сиңирүү жөндөмү кадмийдин чөбөрчөктөгү топтолушунда маанилүү роль ойнойт. Ошондой эле төмөн кадмий топтолушу минерал элементтеринин кеңири тармагы менен байланыштуу көрүнөт; өзгөчө цинк менен кадмий арасындагы терс байланыш көңүлдү тартып турат.

Бул иш тамак-аш коопсуздугу үчүн түр тандоонун жана өсүмдүктүн экономикалыгынын маанисин эске салат. Бирок натыйжалар түз колдонмо рецепти эмес, белгилүү шарттардагы изилдөөгө негизделген илимий сереп катары окулуш керек. Келечекте бул түрлөрдүн ар кандай аймактарда сыноого алынганы, түшүмдүүлүк жана сапаты менен бирге бааланганы жана молекулярдык механизмдеринин чечилгени зарыл.

Булак жана ыкма эскертмеси

Бул текст «Ionomic Profiling and Screening for Low Cadmium Accumulation Wheat» аттуу рецензиядан өтпөгөн preprint иштин жөнөкөйлөтүлгөн кыргызча баяны болуп эсептелет. Мәтин так котормо эмес; макаладагы максат, ыкма, график жана таблица билдирүүлөрү, жыйынтыктар жана чектөөлөр Verianla окуучусу үчүн оригиналдуу формада кайра баяндалган.

Иш чуркоосу 451 буудай сортунун, эки жылдык кадмий сиңген талаа сыноосу, гидропоникада жашылча өстүрүү сыноосу, 2010 элементти өлчөөгө, кадмий алып жүрүү факторы, тамыр башына кадмийди сиңирүү, корреляция жана негизги компоненттер анализдери боюнча курулган. Натыйжалар жеңил/орто деңгээлдеги кадмий сиңген аймактарда төмөн кадмий топтоочу сортту тандаш үчүн илимий негиз боло алат; бирок жергиликтүү талаада ырастоо, азык-түлүк коопсуздугун талдоо жана узак мөөнөттүү баалоо зарыл.