doi: 10.15389/agrobiology.2026.3.387rus
УДК: 631.81.095.337
Подготовлено при финансовой поддержке Российского научного фонда и Санкт-Петербургского государственного автономного учреждения «Фонд поддержки научной, научно-технической, инновационной деятельности» (проект № 24-16-20021).
ГЕОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЙОДА И ЕГО УЧАСТИЕ В МЕТАБОЛИЗМЕ РАСТЕНИЙ (обзор)
П.С. ФИЛИППОВА1, 2 ✉
Йод — важный элемент биосферы, который присутствует во всех живых организмах. Йод в виде газа и водяных паров переносится на сушу, где аккумулируется в почвах главным образом в форме йодида (I-), йодата (IO3-) и органически связанного йода (S. Ahmad с соавт., 2021; S. Zhao с соавт., 2023; G. Jiang с соавт., 2024). Почва, в свою очередь, служит источником йода для подземных вод (K. Yue с соавт., 2024). Пространственное распределение йода в почвах происходит посредством вымывания, поглощения растениями и органическим веществом почвы, а также испарения (D.J. Ashworth, 2009). Ароматические соединения — это основные переносчики осадочного йода (S. Zhao с соавт., 2023). Предполагается, что один из наиболее вероятных путей включения йода в органическое вещество почвы состоит в его связывании с ароматическими кольцами в орто- и пара-положении относительно электронодонорной группы (аминогруппы) ароматического кольца (C. Xu с соавт., 2012). Множество исследований демонстрируют, что почвенные микроорганизмы вовлечены в процесс трансформации йода (Y. Muramatsu с соавт., 1999; C.M. Yeager с соавт., 2017; R.M.Grandbois с соавт., 2023). Йод в почвах метилируется и улетучивается за счет окисления I- в виде CH3I, HIO и I2 (S. Amachi с соавт., 2008; M. Seki с соавт., 2013). Важная роль в этом процессе отводится внеклеточным бактериальным ферментам (Z. Jiang с соавт., 2024). Установлено, что йод принимает участие во многих метаболических процессах растений (C. Kiferle с соавт., 2021; V.L. Nascimento с соавт., 2022; J.d.S. Lima с соавт., 2023). Йод как микроэлемент способствует повышению активности ферментов (N. Gupta с соавт., 2015; L.L. Rivera-Solís с соавт., 2025), увеличению содержания различных антиоксидантов (B. Blasco с соавт., 2008; R. Leyva с соавт., 2011), ускоряет наступление фенологических фаз (C. Kiferle с соавт., 2021), стимулирует фотосинтетическую деятельность (R. Li с соавт., 2016; F. Mejía-Ramírez с соавт., 2023) и накопление азотных соединений (S. Smoleń с соавт., 2012), повышает адаптивность в случаях абиотических стрессов (N. Gupta с соавт., 2015; J.d.S. Lima с соавт., 2023). В том числе в растениях обнаружены аналоги тиреоидных гормонов, такие как трийодтиронин и тетрайодтиронин (L. Fowden, 1959; М.И. Гарипова с соавт., 2020; S. Smoleń с соавт., 2023). В растениях салата йод присутствовал в виде йодида (16,1 мкг/л) и натриевой соли трийодтиронина (T3-Na) (484,1 мкг/л) (S. Smoleń с соавт., 2021). Установлено, что йод включается в состав пептидов. В этих аминокислотных последовательностях в большинстве случаев йод встраивался в молекулу тирозина, а также гистидина. Так, йод влияет на экспрессию различных генов и структуру белков посредством их йодирования (C. Kiferle с соавт., 2021). Включение йода в состав органических веществ, таких как белки и ферменты, указывает на важность этого микроэлемента для развития растений. Изучение биофильной природы йода и его сродства с органическими соединениями позволит рассматривать перспективы применения йодных удобрений.
Ключевые слова: йод, микроэлемент, геохимия йода, метаболизм растений, тирозин, йодирование белков.
GEOCHEMICAL ASPECTS OF IODINE AND ITS ROLE IN THE PLANT METABOLISM (review)
P.S. Filippova1, 2 ✉
Iodine is an important element of the biosphere and is present in all living organisms. Iodine in the form of gas and water vapor is transferred to land, where it accumulates in soils mainly in the form of iodide (I-), iodate (IO3-), and organically bound iodine (S. Ahmad et al., 2021; S. Zhao et al., 2023; G. Jiang et al., 2024). Soil, in turn, serves as a source of iodine for groundwater (K. Yue et al., 2024). The spatial distribution of iodine in soils occurs through leaching, absorption by plants and soil organic matter, and evaporation (D.J. Ashworth, 2009). Aromatic compounds are the primary carriers of sedimentary iodine (S. Zhao et al., 2023). It is assumed that one of the most likely ways of iodine incorporation into soil organic matter is its binding to aromatic rings in the ortho- and para-position relative to the electron-donating group (amino group) of the aromatic ring (C. Xu et al., 2012). Many studies demonstrate that soil microorganisms are involved in the process of iodine transformation (Y. Muramatsu et al., 1999; C.M. Yeager et al., 2017; R.M. Grandbois et al., 2023). Iodine in soils is methylated and volatilized by oxidation of I- to CH3I, HIO, and I2 (S. Amachi et al., 2008; M. Seki et al., 2013). Extracellular bacterial enzymes play an important role in this process (Z. Jiang et al., 2024). It has been established that iodine is involved in many metabolic processes in plants (C. Kiferle et al., 2021; V.L. Nascimento et al., 2022; J.d.S. Lima et al., 2023). Iodine as a trace element enhances the activity of enzymes (N. Gupta et al., 2015; L.L. Rivera-Solís et al., 2025), increases the content of various antioxidants (B. Blasco et al., 2008; R. Leyva et al., 2011), accelerates the phenological phases (C. Kiferle et al., 2021), stimulates photosynthetic activity (R. Li et al., 2016; F. Mejía-Ramírez et al., 2023) and accumulation of nitrogen compounds (S. Smoleń et al., 2012), increases adaptivity in cases of abiotic stress (N. Gupta et al., 2015; J.D.S. Lima et al., 2023). In addition, plant analogues of thyroid hormones, such as triiodothyronine and tetraiodothyronine, have been discovered (L. Fowden, 1959; M.I. Garipova et al., 2020; S. Smoleń et al., 2023). In lettuce plants, iodine was present in the form of iodide (16.1 μg/L) and sodium salt of triiodothyronine (T3-Na) (484.1 μg/L) (S. Smoleń et al., 2021). It has been established that iodine is incorporated into peptides. Iodine is mostly incorporated into the tyrosine and histidine molecules in the amino acid sequences. Iodine affects the expression of various genes and the structure of proteins through iodination (C. Kiferle et al., 2021). The incorporation of iodine into organic substances such as proteins and enzymes highlights the importance of this trace element for plant development. Studying the biophilic nature of iodine and its affinity for organic compounds provides insights into the potential applications of iodine fertilizers.
Keywords: iodine, trace element, iodine geochemistry, plant metabolism, tyrosine, protein iodination.
1Северо-Западный Центр междисциплинарных |
Поступила в редакцию Принята к публикации |
