Oddziaływanie kadmu i kwasu salicylowego na aktywność metaboliczną Lepidium sativum L.

• Autorzy: Zhuk O. , Rombel-Bryzek A.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2016.10(1)041

Warianty tytułu

EN

Effect of cadmium and salicylic acid on metabolic activity in Lepidium sativum L.

• Konferencja: ECOpole’16 Conference (5-8.10.2016, Zakopane, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Kadm (Cd) jest metalem ciężkim, który w wyniku działań człowieka stał się głównym zanieczyszczeniem środowiska. Charakteryzuje się wysoką toksycznością dla wszystkich organizmów żywych. Symptomem toksyczności kadmu dla roślin są przede wszystkim zmiany morfologiczne, ograniczenie procesów fotosyntezy oraz stres oksydacyjny. Efekt zwiększenia odporności na stres można uzyskać, stosując różne związki egzogenne. Do takich związków należy między innymi kwas salicylowy (SA). Celem niniejszej pracy jest ocena wpływu kwasu salicylowego na stres metaboliczny u pieprzycy siewnej Lepidium sativum wywołany wzrastającymi stężeniami kadmu. W liściach pieprzycy siewnej oznaczano ilości białka, chlorofilu i produktów peroksydacji lipidów (TBARS) oraz aktywność peroksydazy, jednego z enzymów charakterystycznych dla stresu oksydacyjnego. Wyniki badań ujawniły, że kadm w stężeniu 200 mg/dm3, zgodnie z oczekiwaniami, negatywnie oddziaływał na wzrost i rozwój pieprzycy siewnej. Jednocześnie badania potwierdziły wpływ kwasu salicylowego na zwiększenie odporności na stres oksydacyjny u pieprzycy siewnej wywołany kadmem. Zastosowanie SA przed moczeniem nasion w roztworze kadmu zwiększyło stężenie białka w liściach w porównaniu do prób traktowanych wyłącznie kadmem, choć nie osiągało stężenia jak w próbie kontrolnej. SA natomiast skutecznie znosił ujemny wpływ kadmu na zawartość chlorofilu a i b. Ponadto zwiększał aktywność peroksydazy, choć zastosowana dawka (1 g/dm3) nie była w stanie całkowicie zahamować procesu peroksydacji lipidów.

EN

Cadmium (Cd) is a heavy metal, which due to human activities has become a major environmental pollution. It has high toxicity for all living organisms. The symptoms of toxicity of cadmium in plants are primarily morphological changes, reduction of photosynthesis and oxidative stress. The effect of increasing the stress resistance can be obtained using a variety of exogenous compounds. Such compounds include salicylic acid (SA). The aim of this study is to evaluate the effect of salicylic acid on metabolic stress with garden cress Lepidium sativum caused by increasing concentrations of cadmium. In the leaves of garden cress were determined the protein and the chlorophyll concentration, the amount of lipid peroxidation products (TBARS) and peroxidase activity, one of the enzymes characteristic for oxidative stress. The results revealed that the cadmium concentration of 200 mg/dm3, as expected, adversely affected the growth and development of garden cress. At the same time our studies confirmed the effect of salicylic acid to increase the resistance to oxidative stress in garden cress caused by cadmium. The use of SA before soaking the seeds in a solution of cadmium increased concentration of the protein in the leaves as compared to samples treated only cadmium but could not be achieved as the concentrations in the control. On the other hand SA effective endured negative effect of cadmium on the content of chlorophyll a and b. In addition, SA increased peroxidase activity, although the dose (1 g/dm3) was not able to completely stop the process of lipid peroxidation.

Słowa kluczowe

PL

kadm; kwas salicylowy; Lepidium sativum

EN

cadmium; salicylic acid; Lepidium sativum

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 10, No. 1
• Strony: 379--388
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., wykr.

Twórcy

autor

Zhuk O.

• Samodzielna Katedra Biotechnologii i Biologii Molekularnej, Uniwersytet Opolski, ul. kard. B. Kominka 6a, 45-032 Opole, tel. [phone]

autor

Rombel-Bryzek A.

• Samodzielna Katedra Biotechnologii i Biologii Molekularnej, Uniwersytet Opolski, ul. kard. B. Kominka 6a, 45-032 Opole, tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Kaczyńska A, Zajączkowski M, Grzybiak M. Toksyczny wpływ kadmu na rośliny i człowieka. Ann Acad Med Gedan. 2015;45:65-70. www.ptfarm.pl/pub/File/Farmacja%20Polska/2010/04-2010/02%20%20Kadm.pdf
• [2] Gellego SM, Rena LB, Barcia RA, Azpilicueta CE, Iannone MF, Rosales MD. Unravelling cadmium toxicity and tolerance in plant: Insight into regulatory mechanism. Environ Exp Bot. 2012;83:33-46. DOI: 10.1016/j.envexpbot.2012.04.006.
• [3] Jadia CD, Fulekar MH. Phytoremediation of heavy metals: Recent techniques. Afr J Biotechnol. 2009;8:921-928. http://www.academicjournals.org/article/article1379770637_Jadia%20and%20Fulekar.pdf.
• [4] Alterio V, Langella E, De Simone G, Monti SM. Cadmium-containing carbonic anhydrase CDCA1 in marine diatom Thalassiosira weissflogii. Mar Drags. 2015;13:1688-1697. DOI: 10.3390/md13041688.
• [5] Lane TW, Saito MA, George GN, Pickering IJ, Prince RC, Morel FM. Biochemistry: a cadmium enzyme from a marine diatom. Nature. 2005;5:435-442. DOI: 10.1038/435042a.
• [6] Smolders E. Cadmium uptake in plants. Int J Occup Med Environ Health. 2001;14:177-183. www.imp.lodz.pl/upload/oficyna/artykuly/.../Smol10-02-01.pdf.
• [7] Gill SS, Khan NA, Tuteja N. Cadmium at high dose perturbs growth, photosynthesis and nitrogen metabolism while at lose dose it up regulates sulfur assimilation and antioxidant machinery in garden cress (Lepidium sativum L.). Plant Sci. 2012;182:112-120. DOI: 10.1016/j.plantsci.2011.04.018.
• [8] Xu Q, Min H, Cai S, Fu Y, Sha S, Xie K, et al. Subcellular distribution and toxicity of cadmium in Potamogeton crispus L. Chemosphere. 2012;89:114-120. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2012.04.046.
• [9] Monteiro C, Santos C, Pinho S, Oliveira H, Pedrosa T. Cadmium-induced cyto- and genotoxicity are organ-dependent in lettuce. Chem Res Toxicol. 2012;25:1423-1434. DOI: 10.1021/tx300039t.
• [10] Mittler R, Vanderauwera S, Gollery M, Van Breusegem F. Reactive oxygen gene network of plants. Trends Plant Sci. 2004;9:490-498. http://dx.doi.org/10.1016/j.tplants.2004.08.009.
• [11] Foreman J, Demidchik V, Bothwell JHF. Reactive oxygen species produced by NADPH oxidase regulate plant cell growth. Nature. 2003;422:442-446. DOI: 10.1038/nature01485.
• [12] Kwak JM, Nguyen V, Schroeder JI. The role of reactive oxygen species in hormonal responses. Plant Physiol. 2006;141:323-329. DOI: 10.1104/pp.106.079004.
• [13] Jones MA, Raymond MJ, Yang Z, Smirnoff N. NADPH oxidase-dependent reactive oxygen species formation required for root hair growth depends on ROP GTPase. J Exp Bot. 2007;58:1261-1270. DOI: 10.1093/jxb/erl279.
• [14] Potocky M, Jones MA, Bezvoda R, Smirnoff N, Zarsky V. Reactive oxygen species produced by NADPH oxidase are involved in pollen tube growth. New Phytol. 2007;174:742-751. DOI: 10.1111/j.1469-8137.2007.02042.x.
• [15] Mullineaux PM, Rausch T. Glutathione, photosynthesis and the redox regulation of stress-responsive gene expression. Photosynth Res. 2005;86:459-474. DOI: 10.1007/s11120-005-8811-8.
• [16] Mei L, Daud MK, Ullah N, Ali S, Khan M, Malik Z, et al. Pretreatment with salicylic acid and ascorbic acid significantly mitigate oxidative stress induced by copper in cotton genotypes. Environ Sci Pollut Res Int. 2015;22:9922-9931. DOI: 10.1007/s11356-015-4075-9.
• [17] Zhang Y, Xu S, Yang S, Chen Y. Salicylic acid alleviates cadmium-induced inhibition of growth and photosynthesis through upregulating antioxidant defense system in two melon cultivars (Cucumis melo L.). Protoplasma. 2015;252:911-24. DOI: 10.1007/s00709-014-0732-y.
• [18] Dulley JR, Grieve PA. A simple technique for eliminating interference by detergents in the Lowry methods of protein determination. Anal Biochem. 1975;64:136-141. DOI: 10.1016/0003-2697(75)90415-7.
• [19] Arnon DI. Copper enzymes in isolated chloroplasts, polyphenoloxidase in Beta vulgaris. Plant Physiol. 1949;24:1-5. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC437905/pdf/plntphys00263-0011.pdf.
• [20] Heath RL, Packer L. Photoperoxidation in isolated chloroplast. I. Kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation. Arch Biochem Biophys. 1968;125:189-198. DOI: 10.1016/0003-9861(68)90654-1.
• [21] Smiri M, Jelali N, Ghoul JE. Role for plant peroxiredoxin in cadmium chelation. J Plant Interact. 2013;8:255-262. DOI: 10.1080/17429145.2012.711489.
• [22] Stohs SJ, Bagchi D. Oxidative mechanisms in the toxicity of metal ions. Free Radic Bio Med. 1995;18:321-336. DOI: 10.1016/0891-5849(94)00159-H.