Toxic influence of Cu(II)-EDTA chelate on some parameters of photosynthetic apparatus of cabbage (Brassica oleracea L.)

• Autorzy: Furmańczuk A. , Molas J.

Warianty tytułu

PL

Toksyczny wpływ chelatu Cu(II)-EDTA na niektóre parametry aparatu fotosyntetycznego kapusty (Brassica oleracea L.)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Changes of the parameters of photosynthetic apparatus were studied in younger and older leaves of cabbage (Brassica oleracea L., cv. Gloria di Enkhouizen 2) grown in water solution (pH = 5.7) containing Cu(II)-EDTA chelate, in which the molar ratio of the metal (M) to the ligand (L) was 1:0.5 and 1:1. The Cu(H)-EDTA chelate, less (M:L 1:1) or morę (M:L 1:0.5), reduced the assimilative surface of older leaves, decreased the content of chlorophyll in the leaves and reduced their photochemical efficiency. It also reduced the number of chloroplasts in mesophyll cells and induced changes in their ultrastructure similar to the changes taking place during the ageing of leaves. The chelate also caused the reduction of the area of young leaves, accompanied by a higher accumulation of chlorophyll than in the control. The leaves were photochemically efficient and their chloroplasts showed no damage.

PL

Badania przeprowadzono na roślinach kapusty (Brassica olerace L.) odmiany Gloria di Enkhouizen 2, których wzrost przeprowadzono w kulturach wodnych na pożywce Hoaglanda (pH 5,7) uzupełnionej chelatem miedzi Cu(II)-EDTA, w którym stosunek molowy metalu (Me) do Uganda (L) wynosił 1:0,5 oraz 1:1. Parametry aparatu fotosyntetycznego, takie jak: powierzchnia i grubość blaszki liściowej, liczba chloroplastów w komórce mezofilu i ich ultrastruktura, zawartość chlorofilu oraz aktywność PSII badano w liściach roślin traktowanych Cu(II)-EDTA Me:L 1:0,5 oraz 1:1 w tej samej koncentracji (tj. 24 µmol Cu • dm-3) i przy bardzo zbliżonej koncentracji Cu w liściach, którą rośliny pobrały z tych form. Chelat Cu(II)-EDTA, w którym stosunek molowy Me:L wynosił 1:0.5, był bardziej toksyczny niż chelat, w którym stosunek molowy Me:L wynosił 1:1. Chelat Cu(II)-EDTA w mniejszym (Me:L 1:1) lub większym (Me:L 1:0,5) stopniu redukował powierzchnię asymilacyjną liści starszych, obniżał w nich zawartość chlorofilu oraz redukował ich sprawność fotochemiczną. Redukował także liczbę chloroplastów w komórkach mezofilu oraz indukował zmiany w ich ultrastrukturze, podobne do zmian zachodzących podczas starzenia się liścia. Chelat ten powodował także redukcję powierzchni liści młodych, której towarzyszyła większa niż w kontroli akumulacja chlorofilu. Liście te były sprawne fotochemicznie, a chloroplasty nie wykazywały żadnych uszkodzeń.

Słowa kluczowe

EN

cabbage; cooper; cooper chelate; EDTA; photosynthesis

PL

chelat; EDTA; kapusta; miedź; fotosynteza

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 2, No. 1
• Strony: 25--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., tab.

Twórcy

autor

Furmańczuk A.

• Department of Plant Biology, Agricultural University in Lublin, Szczebrzeska 102, 22-400 Zamość

autor

Molas J.

• Department of Plant Biology, Agricultural University in Lublin, Szczebrzeska 102, 22-400 Zamość

Bibliografia

• [1] Fleming C.A. and Trevors J.T.: Copper toxicity and chemistry in the environment: a review. Water, Air, Soil Pollut., 1989,44,143-158.
• [2] Kabata-Pendias A. and Pendias H.: Biogeochemia pierwiastków śladowych. WN PWN, Warszawa 1999.
• [3] Maksymiec W.: Effect ofcooper on cellularprocesses in higherplants. Photosynthetica, 1997, 34, 321-342.
• [4] Marschner H.: Minerał nutrition of higher plants. Academic Press, London, New York, San Diego, Boston, Sydney, Tokyo, Toronto 1995.
• [5] Clijsters H. and Van Assche F.: Inhibition of photosynthesis by heavy metals. Photosynth. Res., 1985, 7, 3140.
• [6] Cook C.M., Kostidou A., Yardaka F. and Lanarsa T.: Effects of copper on the growth, photosynthesis and nutrient concentrations of Phaseolus vulgarisplants, Photosynthetica, 1997, 34, 179-193.
• [7] Lidon F.C., Ramalho J.C. and Henriąues F.S.: Copper inhibition of rice photosynthesis. J. Plant Physiol., 1993,142,12-17.
• [8] Smith R.M. and Martell A.E.: Critically Selected Stability Constants of Metal Complexes. NIST Database ver. 7.0,2003.
• [9] Norwell W.A.: Reactions of metal chelates in soils and nutrient Solutions, [in:] Micronutrients in Agriculture. Soil Sci. Soc. of America, Madison 1991,187-227.
• [10] Hong P.K.A., Li C., Banerji S.K. and Regmi T.: Extraction, recovery and biostability of EDTA for remediation ofheavy metal-contaminatedsoil. J. Soil Contam., 1999, 8, 81-103.
• [11] Thayalakumaran T., Robinson B.H., Yogeler I., Scotter D.R., Percival H.J., Clothier B.E. and Percival H.J.: Plant uptake and leaching of copper during EDTA-enhanced phytoremediation of repacked and undisturbed soil. Plant Soil, 2003, 254,415-423.
• [12] Thayalakumaran T., Yogeler I., Scotter D.R., Percival H.J., Robinson B.H. and Clothier B.E.: Leaching of copper from contaminated soil following the application of EDTA., Aust. J. Soil Res., 2003,41, 323-333 (part I, 335-350 (part II).
• [13] Hoagland D.R. and Arnon D.I.: The water culture methodfor growing plants without soil. Col. Agric. Exp. Stn.Circ., 1950,347,1-32.
• [14] Wilkins D.A.: The measurement oftolerance to edaphic factors by means ofroot growth. New Phytol., 1978, 80,623-633.
• [15] Berry W.L. and Wallace A.: Toxicity: the concept and relatlonship to the dose response curve. J. Plant Nutrit., 1981,3,13-19.
• [16] Ostrowska A., Gawliński S. and Szczubiałka Z.: Metody analizy i oceny gleb i roślin. Katalog. IOŚ, Warszawa 1991.
• [17] Toth R.: An introduction to morphometric cytology and its application to botanical research. Amer. J. Bot., 1992,69,1694-1706.
• [18] Amon D.L: Copper enzymes in isolated chloroplasts. Polyphenoloxidase In Beta vulgaris. Plant Physiol., 1949,24,1-15.
• [19] Panigrahi P.K. and Biswal U.C.: Ageing of chloroplasts in vitro H. Changes in absorption spectra and the DCPIP Hill reaction. Plant Celi Physiol., 1979, 20(4), 781-787.
• [20] Baszyński T.: Wrażliwość aparatu fotosyntetyczne go na dzialanie metali ciężkich w różnych fazach wzrostu roślin. Mat. Ogólnopolskiej Konf. Ekofizjologiczne aspekty reakcji roślin na działanie abiotycznych czynników stresowych. PAN, ZFR, Kraków 1996, 19-36.
• [21] Maksymiec W. and Baszyński T.: Different susceptibility of runner bean plants to excess copper as a function ofthe growth stages of primary leaves. J. Plant Physiol., 1996, 149 (1-2), 217-221.
• [22] Maksymiec W. and Baszyński T.: Chlorophyll fluorescence in primary leaves ofexcess Cu-treated runner bean plants depends on their growth stages and the duration of Cu action. J. Plant Physiol., 1996, 149 (1-2), 196-200.