Bulletin of Nizhnevartovsk State UniversityBulletin of Nizhnevartovsk State University2311-14022686-8784Nizhnevartovsk State University49610Research ArticleEFFECTS OF HEAVY METALS SALTS ON THE PROLLIN SYNTHESIS IN LEMNA MINOR LMorozovaM. E.laboratory assistant of chemical analysis-StorchakT. V.Candidate of Biological Sciences, Associate Professor at the Department of Ecology-AO «Samotlorneftegaz»Nizhnevartovsk State University15122017411912405112020Copyright © 2017, Morozova M.E., Storchak T.V.2017Assessment of the level of water pollution is an important component of pollution monitoring. Rivers are polluted by sewage from enterprises and it is often difficult to assess the level of pollution and toxicity of the surface waters. Usually chemical methods of research are time-consuming and expensive. Methods of biotesting and bioindication can give a quick and accurate answer about the toxicity of waters. Nowadays, integrated methods are needed to assess the level of water pollution and water toxicity, especially in regions with a well-developed industry, where there are rivers that experience anthropogenic pollution. In many researches special attention is given to the study of low-molecular antioxidants as biochemical indicators of environmental pollution as well as biomarkers of the physiological condition of the plants growing under stressful environmental conditions. Lemna minor is an interesting plant which is available as a bioassay. It is widely spread, can be easily cultivated and is sensitive to contamination by heavy metals. The purpose of the work was to identify the specific effects of heavy metal salts (Zn, Cd, Ni, Co, Cu, Fe, Sr) on the Lemna minor L. culture in order to assess the possibility of using Lemna minor as a bioassay.The duckweed plants were grown on Steinberg nutrient medium. Lemna minor was grown in heavy metal solutions of different concentrations (0.05; 0.5; 5.0 and 25 μM/l) in three biological replications. Сontent of free proline in plants was determined with acid ninhydrin reagent by Bates' method. (Bates et al., 1973). It has been established that heavy metals concentration of 0,05 to 0,5 and 5 µmol/l gradually increases the concentration of proline in leaves. While the concentration of metals of 25 µmol/l causes drastic increase of proline content in Lemna minor plants. Concentration of proline in the plants grown in the solutions containing 0,05 µmol/l of cadmium and strontium surpassed the control option. The highest content of proline was observed in plants under the concentration of 5 µmol/l for nickel, zinc and strontium. The concentration of metal ions 25 μmol/l gave a high content of proline in plants cultivating in solutions with cobalt, strontium, copper and nickel. The results of the researches give grounds to recommend Lemna minor as a test organism, using proline content as a biomarker of the physiological state of plants.Lemna minorLemna minorduckweedprolineheavy metalsbiomonitoringbiotestingbioindicationряскапролинтяжелые металлыбиомониторингбиотестированиебиоиндикация[Абдуллаев Д. Мадалиева Г. К. 1976. О роли высшей водной растительности в самоочищении водоемов // Физиолого-биохимические аспекты культивирования водорослей и высших водных растений в Узбекистане: сборник статей. Ташкент: Фан, 28-43.][Аренте Г. Б., Лайнис Ю. Я. 1993. Изучение действия ионизирующей радиации на содержание витамина С в растениях с различным обменом веществ // Теоретические и практические вопросы рационального использования животных и растений. Рига: Зинатне, 5-7.][Барсукова B. C. 1997. Физиолого-генетические аспекты устойчивости растений к тяжелым металлам: Аналитический обзор. СО РАН; ГПНТБ; Ин-т почвоведения и агрохимии. Новосибирск.][Гербхард А., Четвериков А. Г., Герасименко В. В., Цоглин Л. Н. 1990. Действие ионов ртути на растения ряски // Физиология растений Т. 37. Вып. 2, 349-354.][Духовский П., Юкнис Р., Бразайтите А., Жукаускайте И. 2003. Реакция растений на комплексное воздействие природных и антропогенных стрессоров // Физиология растений. Т. 50, 2, 165-173.][Жиров В. К. 2009. О новых исследованиях взаимодействия загрязняющих веществ с макрофитами в связи с изучением их фиторемедиационного потенциала // Вода: технология и экология 1. 72-74.][Кравченко И. В., Шепелева Л. Ф., Филимонова М. В., Ганюшкин Л. В. 2012. Распределение кислот системы аскорбата в растениях нефтезагрязненных участков Сургутcкого района // Вестник Томского государственного университета. Биология. 3 (19), С. 110-121.][Попов А. Н. Браяловская B. Л. 2000. Применение водных макрофитов для очистки поверхностных вод от ионов металлов // Водное хозяйство России Т. 2. № 3, 268-274.][Цаценко Л. В., Малюга Н. Г. 1998. Чувствительность различных тестов на загрязнение воды тяжелыми металлами и пестицидами с использованием ряски малой Lemnа minor L. // Экология 5, 407-409.][Шевякова Н. И., Нетронина И. А., Аронова Е. Е., Кузнецов Вл. В. 2003. Распределение Cd и Fe в растениях Mesembryanthemum crystallinum при адаптации к Cd-cтрессу // Физиология растений Т. 50, № 5, 756-763.][Шорнинг Б. Ю., Полещук С. В., Горбатенко И. Ю., Ванюшин Б. Ф. 1999. Действие антиоксидантов на рост и развитие растений // Известия РАН. Сер. биол. 1, 30-38.][Abbasi A. S., Ramasami E. 1999. Biotechnological methods of pollution control. Universities Press: Hyderabad. 168.][Baker A. I.M. 1981. Accumulators and excluders - strategies in the response of plants to heavy metals // J. Plant.Nutr. Vol.3. 1-4, 643-654.][Bassi R., Sharma S. S. 1993. Proline accumulation in wheat seedlings exposed to zinc and copper // Phytochemistry. V. 33, 1339-1342.][Bates L. E., Waldren R. P., Teare I. D. 1973. Rapid determination of free proline for waterstress studies. Plant and soil, 39 (1), 205-207.][Chen S. L., Kao C. H. 1995. Cd induced changes in proline level and peroxidase activity in roots of rice seedlings // Plant Growth Regul. V. 17, 67-71.][Groppa M. D., Tomaro M. L., Benavides M. P. 2001. Polyamines as protectors against cadmium or copper-induced oxidative damage in sunflower leaf discs // Plant Sci. V. 161, 481-488.][ISO 8288-1986. 1986. Water quality; Determination of cobalt, nickel, copper, zinc, cadmium and lead; Flame atomic absorption spectrometric met hods. Publ.date: 01. 01.1986. Geneva: International Organization for Standartization.][Kadlec R. H., Knight R. L., Vymazol J., Brix H., Cooper R. and Habert R., 2000. Constructed Wetlands for Pollution Control // Control Processes, Performance, Design and operation. London: IWA pub.][Kara Y., Kara I. 2005. Removal of cadmium from water using Duckweed (Lemna trisulca L.). // Int J Agric Biol, Vol. 7, 660-662.][Schat H., Sharma S. S., Vooijs R. 1997. Heavy metal-induced accumulation of free prolinein a metal-tolerant and a nontolerant ecotype of Silene vulgaris // Physiol Plantarum. V. 101, 477-482.]