Kadmiyum, qishloq xo‘jaligi tuproqlarida to‘planib, o‘simliklar tomonidan so‘rilishi va oziq-ovqat zanjiriga tushishi mumkin bo‘lgan zaharli og‘ir metall hisoblanadi. Bug‘doy kabi asosiy oziq-ovqatlarda kadmiyum to‘planishi oziq-ovqat xavfsizligi nuqtai nazaridan diqqat bilan kuzatilishi kerak bo‘lgan mavzudir.

Bu 2009 ishida, 451 don turini ikki yil davomida ketma-ket kadmiyum bilan ifloslangan alkalin dalada va shuningdek gidroponik ko‘chat tajribasida o‘rganilgan. Maqsad, donida kamroq kadmiyum to‘playdigan don turlarini topish va bu xatti-harakatning ildiz orqali qabul qilinishi, novda orqali tashilishi va boshqa mineral elementlar bilan aloqasini tushunishdir.

Tadqiqotchilar to'rtta past kadmiyum to'playdigan navni ajratib ko'rsatishgan: 0005, 0006, 0004 va 0007. Bu navlar, tadqiqot sharoitlarida donada pastroq kadmiyum darajasi va nisbatan yuqori rux tarkibi bilan ajralib turgan. Topilmalar, donadagi kadmiyum yig'ilishida ildizning kadmiyumni olish qobiliyati muhim rol o'ynashini ko'rsatmoqda.

Muammo nima?

Kadmiy, o'simlik uchun kerakli oziq moddasi emas. Shunga qaramay, tuproqda mavjud bo'lganda o'simlik ildizlari tomonidan so'rilishi mumkin va ba'zi hollarda yeyiladigan qismlarga o'tkazilishi mumkin. Bu holat ayniqsa bug'doy kabi asosiy donlarda muhim, chunki ushbu mahsulotlar keng aholisi tomonidan muntazam iste'mol qilinadi.

Tuproqda kadmiyum zaharlanishi; sanoat faoliyatlari, konchilik, atmosferaning to‘planishi, fosil yoqilg‘ilarni ishlatish, chiqindilarni boshqarish va ba'zi qishloq xo‘jaligi amaliyotlari bilan bog‘liq bo‘lishi mumkin. Kadmiyumning muammo tomoni shundaki, u o‘simliklar tomonidan to‘liq chiqarib tashlanmaydi va ba'zi genotiplar ushbu elementni boshqalariga nisbatan ko‘proq to‘playdi.

Bug'doy navlari orasida kadmiyum to'plash qobiliyati bir xil emas. Shu tuproqda o'sgan ikki nav, donada turli kadmiyum darajalariga ega bo'lishi mumkin. Bu farq oziq-ovqat xavfsizligi nuqtai nazaridan muhim imkoniyat taqdim etadi: Agar kam kadmiyum to'playdigan navlar aniqlansa, engil yoki o'rtacha ifloslangan hududlarda xavfsizroq ishlab chiqarish uchun nav tanlovi boshqaruv vositasi bo'lishi mumkin.

Ushbu ishning asosiy savoli quyidagicha:

451 xil bug'doy navlari ichida, kadmiyum bilan ifloslangan alkali tuproqlarda donlarda kamroq kadmiyum to'playdigan va shu bilan birga mineral ovqatlanish nuqtayi nazaridan foydali bo'lishi mumkin bo'lgan navlar bormi?

Usul Nimani Taklif Qilmoqda?

Ish ikki asosiy tajribaga tayanadi.

Birinchi bob ikki yillik dalani tekshirishdir. Tadqiqotchilar 451 bug'doy navini Xitoyning Henan viloyatidagi Jiyuan hududida kadmiy bilan ifloslangan qishloq xo'jaligi yerida yetishtirgan. Ushbu maydon, kadmiy darajasi xavf skrining chegarasidan oshgan, ammo aralashuv chegarasidan past bo‘lgan, ya'ni xavfsiz foydalanish strategiyalari nuqtai nazaridan baholangan qishloq xo‘jaligi zemini sifatida tavsiflangan.

Dalada sinov sifatida har xil navlar qatorma-qator ekilgan, mahalliy qishloq xo‘jaligi amaliyotlari kuzatilgan va yig‘ib olingan donalarda mineral elementlar tahlil qilingan. Ayniqsa marganets, mis, rux, stronsiy, molibden va kadmiy o‘lchangan.

Ikkinchi bo‘lim gidroponik urug‘lik tajribasidir. Ushbu tajribada tanlangan bug‘doy navlari tuproq o‘rniga oziq moddali eritmada yetishtirilgan. Shunday qilib, tuproqning geterojenligidan kelib chiqqan murakkablik kamaytirilgan va ildizlarning kadmiy va boshqa elementlarni qabul qilish qobiliyati yanada nazorat qilingan sharoitlarda kuzatilgan.

Kadmiydan tashqari, antimon, qo'rg'oshin, lantan va gadoliniy ham gidroponik tajribada ishlatilgan. Chunki bu elementlar kadmiy bilan to'planish yoki transport aloqalariga ega bo'lishi mumkin deb o'ylangan. Urug' oxirida ildiz va novda qismlari alohida tahlil qilindi.

Element o‘lchovlari ICP-MS bilan amalga oshirilgan. ICP-MS, juda past darajadagi elementlarni sezgir tarzda o‘lchashga mo‘ljallangan ilg‘or massaspektrometriya usulidir. Shu orqali tadqiqotchilar nafaqat kadminy, balki o‘simlikning kengroq mineral profilini ham baholash imkoniga ega bo‘lishgan.

Formulalar Nima Aytyapti?

Ushbu ish koʻproq zich matematik formulalardan emas, balki oʻsimlikda element qabul qilish va tashish jarayonini yorituvchi amaliy koʻrsatkichlardan foydalanadi.

Birinchi muhim ko'rsatkichTransport omili, ya'ni TF. Bu qiymat kadminiyumning ildizdan kurtakgacha qanchalik uzatilganligini tushunish uchun ishlatiladi.

Oddiy qilib aytganda:

TF = Surgʻundagi kadmiy tarkibi / Ildiz kadmiy tarkibi

018 yuqori bo'lsa, ildizda mavjud kadmiyumning katta qismi bargga ko'chirilayotgan bo'lishi mumkin. 018 past bo'lsa, o'simlik kadmiyumni ko'proq ildizda ushlab turadi yoki bargga cheklangan miqdorda ko'chiradi.

Ikkinchi muhim ko'rsatkichbu har bir birlik ildiz uchun kadmiy yutib olish, ya'ni CdU. Bu qiymat ildizning kadmiyumni qanchalik samarali qabul qilganini ko'rsatishga harakat qiladi.

Oddiy qilib aytganda:

CdU = Butun o'simlikda to'plangan kadmiy miqdori / Ilak quruq og'irligi

Agar bu qiymat yuqori bo'lsa, ildiz har bir og'irlik birligiga ko'proq kadmiy olishi mumkin. Tadqiqotning muhim xabarlaridan biri shuki, nafaqat ildizdan novdaga transport, balki ildizning kadmiyni qabul qilish qobiliyati ham don ichidagi kadmiy farqlarida muhim rol o'ynaydi.

Grafik / Jadval / Shema Asosiy Xabari

Maqoladagi tasvirlar to‘g‘ridan-to‘g‘ri nusxalanmasdan shunday qisqacha bayon qilinishi mumkin:

Birinchi issiqlik xaritasi va klaster tahlili 451 bug‘doy navining element profillari bir-biridan aniq farq qilishini ko‘rsatmoqda. Donlarda, ildizlarda va novdalarida o‘lchangan elementlar bir xil xatti-harakat qilmaydi. Xususan, ildizlarda kadmiyumning lantaniy, gadoliniy va qo‘rg‘oshin kabi ba’zi elementlar bilan birga to‘planishi, bu elementlarning o‘simlikda o‘xshash fiziologik jarayonlardan ta’sirlanishi mumkinligini taxmin qilishga undaydi.

Kadmiy taqsimot grafiklari donli kadmiy ikki yil davomida navlar o'rtasida normal taqsimotga yaqin o'zgarishini ko'rsatadi. Bu kadmiy to'planishi bitta ekstremal tur emas, balki keng genetik xilma-xillik bilan bog'liq ekanligini tushuntiradi. Gidroponik tajribada ildiz va novdaning kadmiyi yanada egilgan taqsimotni ko'rsatdi; ya'ni, ba'zi navlar ko'chat bosqichida kadmiyni ancha yuqori qabul qilgan.

Venn diagrammalari, faqat bir yilning natijasiga qarashning yetarli emasligini ko‘rsatadi. Tadqiqotchilar ikkala yillik dalada olingan ma’lumotlar hamda gidroponik tajribalarni birgalikda baholab, kam va ko‘p kadmiyum yig‘adigan turlarning barqarorligini ajratishga harakat qilishgan. Ushbu yondashuv tasodifiy muhit ta’sirlarini kamaytirish uchun muhimdir.

Regressiya grafiklarining asosiy xabari shundaki, ikki yillik don kadmiyum natijalari o‘rtasida kuchli bog‘liqlik mavjud. Shuningdek, ba’zi hollarda don kadmiyum bilan urug‘ ildiz/poyalari kadmiyumi o‘rtasida ijobiy bog‘liqlik kuzatilgan. Bu, erta davrdagi gidroponik skanerlashning nav tanlashda qo‘llab-quvvatlovchi vosita bo‘lishi mumkinligini ko‘rsatadi.

Juda past va yuqori kadmiyum yig‘uvchi navlar solishtirilgan grafiklar, past kadmiyum navlarining ildiz va novdada kamroq kadmiyum tashishini; yuqori kadmiyum navlarida esa ildiz kadmiyum qabul qilishi va ba’zi tashish ko‘rsatkichlarining yuqori bo‘lishi mumkinligini ko‘rsatmoqda. Eng past kadmiyum nav sifatida “007” e’tiborni tortadi.

Radar grafiklari, past va yuqori kadmiyum navlarining faqat kadmiyum jihatidan emas, balki boshqa element profillari jihatidan ham ajralib turishini ko‘rsatadi. Past kadmiyum navlarida rux bilan bog‘lanish ayniqsa muhimdir. Tadqiqot, past kadmiyum to‘planishi ba’zi hollarda yuqori rux profili bilan birga kuzatilishi mumkinligini bildiradi.

Asosiy komponent tahlili grafigi ildiz va shox elementlari profillarining aniq ajratilganini ko'rsatadi. Elementlarning xilma-xilligi va kadmiy bilan bog'liq o'zgarishlar ildizlarda ancha aniq ko'rinadi. Bu tadqiqotning asosiy talqinini qo'llab-quvvatlaydi: ildiz qabul qilish qobiliyati ushbu bug'doy panelida kadmiy xatti-harakatini tushunish uchun muhim qatlamdir.

Tajriba Qanday O'tkazilgan?

Tadqiqotchilar avval 451 g‘alla navidan iborat keng panel tuzdilar. Ushbu panel Xitoydagi ilg‘or g‘alla navlari va seleksiya materiallarini o‘z ichiga oladi.

Dalalar bo‘yicha sinovlar 2021 va 2022 yillarda kadmiy bilan ifloslangan bir qishloq xo‘jaligi yerida o‘tkazilgan. Har bir tur yagona qator tarzida ekilgan, yig‘ib olingan donalar quritilgan va element tahlili uchun tayyorlangan.

Namuna namunalar kislota aralashmasi bilan eritilgan va ICP-MS qurilmasi bilan o‘lchangan. Ushbu usul bilan kadmiyumdan tashqari marganets, mis, rux, stronsiy va molibden kabi elementlarning tarkibi ham aniqlangan.

Gidroponik tajribada bug'doy urug'lari sterilizatsiya qilindi, unib chiqarildi va ozuqa eritmasida o'stirildi. Ko'chatlar ma'lum bir muddat davomida kadmiy, antimon, qo'rg'oshin, lantan va gadoliniy aralashmasi bilan ta'sirlangan. Yig'imdan so'ng, ildizlar maxsus yuvish eritmasi bilan ishlov berilib, ildiz yuzasiga yopishib qolgan kadmiyni kamaytirish uchun qilingan. So'ngra ildiz va novda alohida quritilib, element tahliliga olib borildi.

Statistik tahlilda dispersiya tahlili, ko'p taqqoslashlar, korrelyatsiyalar, regressiyalar, klasterlash va asosiy komponentlarni tahlil qilish qo'llanilgan. Shu tarzda, past/yuqori kadmiy turlari aniqlangan va elementlar o'rtasidagi munosabatlar o'rganilgan.

Natijalar Nimalarni Ko‘rsatmoqda?

Ishning birinchi muhim natijasi, 451 bug'doy navlari orasida kadmiy yig‘ilishi jihatidan aniq genetik farqlar mavjudligini ko‘rsatadi. Daladagi tajribalarda don kadmiysi 2021 yilda 0,07–0,37 mg/kg, 2022 yilda esa 0,06–0,22 mg/kg oralig‘ida o‘zgarib turdi. Bu, bir xil tur ichida nav tanlashning oziq-ovqat xavfsizligi nuqtai nazaridan muhim bo‘lishi mumkinligini ko‘rsatadi.

Ikkinchi natija, past kadmiyum to‘planishini barqaror kuzatish mumkinligidir. Tadqiqotchilar ikki yillik dalaviy natijalar va gidroponik tajribani birgalikda baholab, to‘rt past kadmiyumli navni aniqlashgan: 0005, 0006, 0004 va 0007. Ushbu navlar tadqiqot sharoitlarida Xitoy milliy oziq-ovqat standartlari chegarasiga katta darajada mos kelayotgandek ko‘rinadi.

Uchinchi natija, ildizning rolining kuchli ekanligidir. Donadagi kadmiyum miqdori ildiz kadmiyumi va ildizning kadmiyum qabul qilish qobiliyati bilan bog'liqligi aniqlangan. Bu, kadmiyum yig'ilishini kamaytirishga qaratilgan seleksiya ishlarida faqat donaga emas, balki ildiz darajasidagi qabul qilish jarayonlariga ham e'tibor berilishi kerakligini ko'rsatadi.

To‘rtinchi natija shundaki, past kadmiyumli navlar nafaqat kadmiyum jihatidan, balki kengroq element profili jihatidan ham farqlanadi. Past kadmiyumli navlarda rux darajalari nisbatan yuqori bo‘lib chiqqan; buna qarshilik sifatida marganets, antimon, lantaniy, gadoliniy va qo‘rg‘oshin kabi baʼzi elementlar esa pastroq darajalar bilan bog‘langan.

Beshinchi natija, yuqori kadmiyum to'playdigan navlarning ham ilmiy jihatdan qimmatliligidir. Bu navlar bevosita xavfsiz ishlab chiqarish uchun istalmasligi mumkin; lekin kadmiyum to'planishining genetik va fiziologik mexanizmlarini tushunish uchun kuchli taqqoslash materiallarini taqdim etadi. Shu tariqa kelajakda molekulyar marker ishlab chiqish, QTL xaritalash va genom bo'ylab bog'lanish tahlillari uchun asos bo'lishi mumkin.

Bu Nima Uchun Muhim?

Kadmiyum bilan ifloslangan qishloq xo‘jaligi yerlari uchun ikki asosiy yondashuv mavjud. Birinchisi, tuproqni jismoniy yoki kimyoviy usullar bilan tuzatishdir. Biroq, bu usullar qimmatga tushishi mumkin, katta maydonlarda qo‘llanilishi qiyin bo‘lishi yoki uzoq muddatli barqarorlik muammolarini keltirib chiqarishi mumkin.

Ikkinchi yondashuv, bir xil tuproqda kamroq kadmiyum to'playdigan navlarni tanlashdir. Bu, ayniqsa yengil va o'rtacha ifloslangan hududlarda ko'proq qo'llaniladigan strategiya bo'lishi mumkin. Albatta, bu yagona yechim butun muammoni hal qilmaydi; tuproq tahlili, ifloslanish boshqaruvi, sug'orish, o'g'itlash va oziq-ovqat nazorati bilan birga ko'rib chiqilishi kerak.

Ushbu ish, nav tanlashning ilmiy asoslarini mustahkamlaydi. 451 navning bir xil panelda tekshirilishi, past kadmiyum to‘playdigan genotiplarni aniqlashga yordam beradi. Shuningdek, ionomik tahlil kadmiyumning boshqa elementlar bilan aloqasini ko‘rsatib, faqat “kadmiyumni kamaytiraylik” yondashuvi yetarli emasligini eslatadi. Chunki o‘simlikning oziq moddalar muvozanati ham muhimdir.

008 o‘quvchisi uchun ushbu maqolaning asosiy xabari shuki: Oziq-ovqat xavfsizligi faqat hosildan keyingi testlar bilan emas, balki dalada qaysi nav ekilganligi bilan ham boshlanadi. O‘simlikning genetik tuzilishi, ildizning og‘ir metallni olish qobiliyati va mineral oziqlanish tarmog‘i yakuniy don xavfsizligiga ta’sir qilishi mumkin.

Diqqat Nuqtalari

Bu maqola hakam baholashidan o'tmagan 2009-yilgi ishdir. Natijalar mustaqil ilmiy baholash jarayonidan so'ng o'zgarishi mumkin.

Ish Xitoydagi ma'lum miqdorda kadmiy bilan ifloslangan alkalin tuproq sharoitlariga asoslangan. Turli mamlakatlarda, turli pH, organik modda, loy tarkibi, sug'orish va o'g'itlash sharoitlarida natijalar farq qilishi mumkin.

Past kadminli navni aniqlash, iflos tuproqni xavfsiz qilish bilan bir xil emas. Ushbu navlar xavfni kamaytiruvchi vosita bo‘lishi mumkin; ammo tuproq va ekin tahlillarining o‘rnini bosa olmaydi.

Tadqiqotda ko'rsatilgan navlar to'g'ridan-to'g'ri O‘zbekistondagi ishlab chiqarish tizimlari yoki mahalliy navlar bilan solishtirilmasligi kerak. Mahalliy moslashuv, hosildorlik, kasalliklarga chidamlilik, sifat va dehqon sharoitlari alohida baholanishi kerak.

Gidroponik tajribalar nazorat ostida va tezkor tadqiqot uchun foydalidir; ammo haqiqiy dala muhitidagi ildiz-tuproq-mikroblar o‘zaro ta’sirini to‘liq ifodalay olmasligi mumkin.

Iyonik munosabatlar korrelyatsiya darajasidadir. Sink-kadmiy yoki boshqa element munosabatlari mexanizm nuqtai nazaridan ip uchini beradi; lekin to'g'ridan-to'g'ri sabab-natija munosabati uchun molekulyar va fiziologik tasdiqlash zarur.

Natija

Bu 2009 tadqiqoti, past kadminum toʻplaydigan bugʻdoy navlarini aniqlashda keng miqyosli dalaviy tadqiqot va ionomik tahlilni birga qoʻllash mumkinligini koʻrsatmoqda. 451 bugʻdoy navlari orasida 2005, 2006, 2004 va 2007 past kadminum toʻplanishi jihatidan ajralib chiqqan.

Topilmalar ildizning simobni qabul qilish qobiliyati danedagi simob to‘planishida muhim rol o‘ynashini ko‘rsatadi. Shuningdek, past simob yig‘ilishi, kengroq minerallar tarmog‘i bilan bog‘liqlik ko‘rsatadi; xususan, rux bilan simob orasidagi salbiy bog‘lanish e'tiborni tortadi.

Ushbu ish oziq-ovqat xavfsizligi uchun nav tanlash va o'simlik ionomikasining ahamiyatini eslatadi. Biroq natijalar bevosita amaliy qo'llanma emas, balki ma'lum sharoitlarda o'tkazilgan tadqiqotga asoslangan ilmiy ko'rib chiqish sifatida o'qilishi kerak. Kelajakda ushbu navlarni turli mintaqalarda sinab ko'rish, hosil va sifat bilan birga baholash hamda molekulyar mexanizmlarini aniqlash zarur.

Manba va metod izohi

Ushbu matn, “Ionomic Profiling and Screening for Low Cadmium Accumulation Wheat” sarlavhali hakem baholashidan o‘tmagan preprint ishning soddalashtirilgan turkcha sharhidir. Matn so‘zma-so‘z tarjima emas; maqoladagi maqsad, usul, grafik va jadvallardagi xabarlar, natijalar va cheklovlar Verianla o‘quvchisi uchun o‘ziga xos tarzda qayta tushuntirilgan.

Tadqiqot; 451 bug‘doy navlari, ikki yillik kadmiyum ifloslangan dala tajribasi, gidroponik ko‘chat tajribasi, 2010 element o‘lchovi, kadmiyum tashish omili, ildiz boshiga kadmiyum qabul qilishi, korrelyatsiya va asosiy komponent tahlillariga asoslangan. Natijalar, engil/o‘rta darajadagi kadmiyum ifloslangan maydonlarda kam kadmiyum to‘playdigan navlarni tanlash uchun ilmiy asos bo‘lishi mumkin; ammo mahalliy dala tasdiqlashi, mahsulot xavfsizligi tahlili va uzoq muddatli baholash talab etiladi.