The effect of kinetin on the chlorophyll pigments content in leaves of Zea mays L. seedlings and accumulation of some metal ions

• Autorzy: Pazurkiewicz-Kocot K. , Kita A. , Haduch A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ kinetyny na zawartość barwników chlorofilowych i kumulację wybranych metali w liściach Zea mays L.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work the relationship between the accumulation of some metals, the content of chlorophyll a and b in leaves of Zea mays L. plants, growth of seedlings and concentration of kinetin in medium has been studied. The experiments were carried out with 7-day old maize plants grown on the Hoagland's medium. The seedlings were exposed to the solution containing kinetin in different concentration (10-9 ÷ 10-5 mol · dm-3). The accumulation of metals in maize leaves was measured by emission spectroscopy using the spectrometer with excitation by argon inductively coupled plasma technique (ICP-OES). The amount of chlorophyll pigment was determined by the spectrophotometer UV-Vis. The study shows that kinetin changes the uptake and accumulation of metal ions in leaves of maize plants, changes the growth of seedlings, has influence on the seeds germinations and productivity of fresh and dry mass, and decreases the chlorophyll pigments content in leaves of Zea mays L.

PL

Cytokininy, w tym kinetyna, są fitohormonami, których głównym zadaniem jest kontrola wzrostu, rozwoju komórek i ich dyferencjacji oraz biogenezy chloroplastów. Biorą one udział także w formowaniu się organów i ich regeneracji oraz w procesach deetiolacji i wielu innych. Wśród nich znajduje się również szlak syntezy chlorofilu podczas zielenienia etiolowanych roślin. Cytokininy należą do związków stymulujących ten proces, co odbywa się kilkoma drogami, między innymi mają swój wpływ na aktywność enzymów biorących udział w syntezie zielonego barwnika. Celem niniejszej pracy było zbadanie oddziaływania naturalnego hormonu roślinnego kinetyny na syntezę barwników chlorofilowych (chlorofilu a i b) w liściach siewek kukurydzy (Zea mays L.) oraz na zawartość wybranych makroi mikroelementów. Doświadczenia przeprowadzono na 7-dniowych siewkach kukurydzy hodowanych w ciemni i na świetle w temperaturze 27°C, na pożywce Hoaglanda; pH pożywki wynosiło 6,5. Natężenie światła w trakcie hodowli roślin było około 450 µ mol · s-1. Do badań użyto kinetyny w stężeniach 10-9 ÷ 10-5 mol · dm-3. Barwniki chlorofilowe oznaczano metodą spektrofotometryczną, natomiast stężenie badanych metali w tkance liści mierzono, posługując się techniką optycznej spektrometrii emisyjnej ze wzbudzeniem w plazmie sprzężonej indukcyjnie (ICP-OES). Uzyskane w pracy wyniki wskazują na obniżenie zawartości chlorofilu a (6 ÷ 17%) oraz stosunku chlorofilu a/b (5 ÷ 25%) w zakresie badanych stężeń kinetyny. Z kolei zawartość chlorofilu b dla stężeń kinetyny w pożywce w zakresie 10-7 ÷ 10-5 mol.dm-3 była zbliżona do wyników uzyskanych dla roślin kontrolnych i wyższa dla stężeń 10-9 ÷ 10-8 mol · dm-3 (10 ÷ 15%). Podobne wartości uzyskano dla sumarycznej zawartości chlorofilu a+b. Z kolei kinetyna zmniejsza kumulację niektórych metali w tkance liściowej siewek kukurydzy. Uzyskane wyniki wskazują również na oddziaływanie kinetyny na proces kiełkowania nasion, produkcję masy roślinnej, zawartość wody oraz wzrost siewek.

Słowa kluczowe

EN

kinetin; metals accumulation; chlorophyll a; chlorophyll b; Zea mays L.

PL

kinetyna; akumulacja metali; Zea mays L.; chlorofil a; chlorofil b

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 14, nr 4
• Strony: 397--409
• Opis fizyczny: Bibliogr. 43 poz.

Twórcy

autor

Pazurkiewicz-Kocot K.

autor

Kita A.

autor

Haduch A.

• University of Silesia, Faculty of Biology and Environmental Protection, Department, of Plant Physiology, ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice,

Bibliografia

• [1] Amasino R., Kinetin arrives, The 50th anniversary of a new plant hormone, Plant Physiology 2005, 138, 1177-1184.
• [2] Bandurski R.S., Krekule J., Physiology and Biochemistry of Auxins in Plants, Backhuys Publishers, Netherlands 1998.
• [3] Becker D., Hedrich R., Channeling auxin action: modulation of ion transport by indole-3-acetic acid, Plant Molecular Biology 2002, 49, 349-356.
• [4] Fuchs Y., Lieberman M., Effects of kinetin, IAA, and gibberellin on ethylene production, and their interactions in growth of seedlings, Plant Physiology 1968, 43, 2029-2036.
• [5] Kaminek M., Ludwig-Müller J., Vankova R., Zazimalova E., Auxin and cytokinins in plant development 2005, Journal of Plant Growth Regulation 2006, 25, 89-97.
• [6] Miller C.O., Kinetin and related compounds in plant growth, Annual Review of Plant Physiology 1961, 12, 395-408.
• [7] Trewavas A.J., How do plant growth substances work? Plant, Cell and Environmental 1991, 14, 1-12.
• [8] Wang Z., Xu Q., Huang B., Endogenous cytokinin levels and growth responses to extend photoperiods for creeping bent-grass under heat stress, Crop Science 2001, 44, 209-213.
• [9] Weyers J.D.B., Paterson N.W., Plant hormones and the control of physiological processes, New Phytologist 2001, 129, 375-407.
• [10] Mok D.W.S., Mok M.C., Cytokinins: Chemistry, Activity and Function, CRC Press, Boca Raton 1994, 129-137.
• [11] Niazi B.H., Rozema J., Athar M., Effect of pre-germination and post-germination treatment with growth hormones (kinetine and abscinic acid) on ion concentration and biochemical contents of fooderbeet and seabeet under saline conditions, General and Applied Plant Physiology 2005, 31, 89-104.
• [12] Riefler M., Novak O., Strnad M., Smulling T., Arabidopsis cytokinin receptor mutants reveal functions in shoot growth, leaf senescence, seed size, germination, root development, and cytokinin metabolism, Plant Cell 2006, 18, 40-54.
• [13] Osborne D.J.P., Effect of kinetin on protein in Xanthium leaves and nucleic acid metabolism during senescence, Plant Physiology 1962, 1, 595-602.
• [14] Yaronskay E.B., Gritskevich E.R., Trukhanovets N.L., Averina N.G., Effect of kinetin on early stages of chlorophyll biosynthesis in streptomycin-treated barley seedlings, Russian Journal of Plant Physiology 2007, 54, 388-395.
• [15] Barciszewski J., Siborska G., Clark B.F.C., Rattan S.I.S., Cytokinin formation by oxidative metabolism, Journal of Plant Physiology 2000, 158, 587-588.
• [16] Stirk W.A., Novak O., Vaclavikova K., Tarkowski P., Strnad M., van Staden J., Spatial and temporial changes in endogenous cytokinins in developing pea roots, Planta 2008, 227, 1279- -1289.
• [17] Strnad M.C., Mead A., Harriman M., Trueman L.J., Smith B.M., Thomas B., Broadley M.R., Interactions between selenium and sulphur nutrition in Arabidopsis thaliana, Journal of Experimental Botany 2004, 55, 1927-1937.
• [18] Strnad M., Hanus J., Vanek T., Kaminek M., Ballantine J., Fussel B., Hanke D.E., Meta- Topolin, a highly active aromatic cytokinin from poplar leaves (Populus canadensis Moench. cv. Robusta), Phytochemistry 1997, 45, 213-218.
• [19] Sakakibara H., Cytokinins: activity, biosynthesis and translocation, Annual Review of Plant Biology 2006, 57, 431-449.
• [20] Bajguz A., Piotrowska A., Conjugates of auxin and cytokinin, Phytochemistry 2009, 70, 957- -969.
• [21] Moubayidin L., Di Mambro R., Sabatini S., Cytokinin-auxin crosstalk, Trends in Plant Science 2009, 14, 557-562.
• [22] Loneragan I.F., Webb M.J., Interactions between zinc and other nutrients affecting the growth of plants, Soil Science Society American Journal 1993, 46, 345-352.
• [23] Fox T.C., Guerinot M.L., Molecular biology of cation transport in plants, Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology 1998, 49, 669-696.
• [24] Frausto da Silva J.J.R., Williams R.J.P., The Biological Chemistry of the Elements, Oxford University Press, Oxford 2001.
• [25] Kabata-Pendias A., Pendias H., Biogeochemia pierwiastków śladowych, WN PWN, Warszawa 1999.
• [26] Robinson D., Tansley Review no. 73, The responses of plants to non-uniform supplies of nutrients, New Phytologist 1994, 127, 635-667.
• [27] Canny M.J., Translocation of nutrients and hormones, [In:] Advanced of Plant Physiology, Pitman Publishing, London 1984, 277-296.
• [28] Burzyński M., The influence of lead and cadmium on the absorption and distribution of potassium, calcium, magnesium and iron in cucumber seedlings, Acta Physiology Plantarum 1997, 9, 229-238.
• [29] Feroci G., Fini A., Badiello R., Breccia A., Interaction between selenium derivatives and heavy metal ions: Cu2+ and Pb2+, Microchemical Journal 1997, 57, 379-388.
• [30] Gadallah M.A.A., El-Enan A.E., Role of kinetin in alleviation of copper and zinc toxicity in Lupinus termis plants, Plant Growth Regulation 1994, 29, 151-160.
• [31] Landberg T., Greger H., Influence of selenium on uptake and toxicity of copper and cadmium in pea and wheat, Physiologia Plantarum 1994, 90, 637-644.
• [32] Pazurkiewicz-Kocot K., Galas W., The relationship between accumulation of some elements in leaves of Zea mays L. and concentration of Cd in external medium, Biological Bulletin of Poznań 1995, 32, 43.
• [33] Pazurkiewicz-Kocot K., Galas W., The effect of lead on the accumulation of some metals in leaves of Zea mays L., Current Topics of Biophysics 1997, 21, 50-53.
• [34] Pazurkiewicz-Kocot K., Galas W., Effect of selenium on the accumulation of calcium in Zea mays L., Abstracts of IV International Conference Ecophysiology of Plant Production Processes in Stress Conditions, Slovak Agricultural University, Nitra 2000, 58.
• [35] Siedlecka A., Some aspects of interactions between heavy metals and plant mineral nutrients, Acta Societatis Botanicorum Polonie 1995, 3, 265-272.
• [36] Pazurkiewicz-Kocot K., Galas W., Kita A., The effect of selenium on the accumulation of some metals in Zea mays L. plants treated with indole-3-acetic acid, Cellular and Molecular Biology Letters 2003, 8, 97-103.
• [37] Pazurkiewicz-Kocot K., Kita A., Pietruszka M., Effect of selenium on magnesium, iron, manganese, copper, and zinc accumulation in corn treated by indole-3-acetic acid, Communications in Soil Science and Plant Analysis 2008, 39, 2303-2318.
• [38] Hoagland D.R., Arnon D.J., The water culture method for growing plants without soil, California Agricultural Experiment Station Circular 1950, 347, 1-32.
• [39] Israr M., Sahi S.V., Promising role of plant hormones in translocation of lead in Sesbania drummondi shoots, Environmental Pollution 2008, 153, 29-36.
• [40] Bollivar D.W., Recent advances in chlorophyll biosynthesis, Photosynthesis Research 2006, 90, 173-194.
• [41] Eckhardt U., Grimm B., Hortersteiner S., Recent advances in chlorophyll biosynthesis and break down in higher plants, Plant Molecular Biology 2004, 56, 1-14.
• [42] Rüdiger W., Chlorophyll metabolism: from outer space down to the molecular level, Phytochemistry 1997, 46, 1151-1167.
• [43] Tanaka A., Tanaka R., Chlorophyll metabolism, Current Opinion of Plant Biology 2006, 9, 248- -255.