The synthesis of compounds rich in -SH groups in plants of selected Silene vulgaris ecotypes depending on nickel dose

• Autorzy: Koszelnik-Leszek A.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2017.24(1)10

Warianty tytułu

PL

Synteza związków bogatych w grupy -SH w roślinach wybranych ekotypów Silene vulgaris w zależności od dawki niklu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The main goal of the research was to determine the influence of increasing nickel doses (0, 30, 60, 90 mg ·kg1) on the content of -SH groups in plants of selected Silene vulgaris ecotypes originating from other habitats. In the experiment we used Silene vulgaris seeds from calamine regions of Upper Silesia (an area next to the Szopienice foundry in Katowice), a location connected with serpentinite deposits exploitation (Wiry landmass) and natural ecotype seeds from an area uncontaminated by heavy metals (Gajkow near Wrocław). The analyzed plant material had -SH groups but there were clearly more in the above-ground parts of the selected S. vulgaris ecotypes. Only in the case of Gajkow ecotype S. vulgaris, from a location without nickel, the number of thiol groups was clearly higher in roots. Chemical analyses of plant material showed that along with the increase of nickel dose, the –SH group concentration also increased in the shoots of Silene vulgaris of all ecotypes. However, the concentration was the highest with the dose of 60 and 90·M Ni for Gajkow ecotype plants from an area with a naturally low content of heavy metals. On the other hand, the smallest number of thiol groups deposited in shoots was found in Wiry ecotype plants from a habitat rich in nickel (serpentinite spoil tip).

PL

Głównym celem badań było określenie wpływu wzrastających dawek niklu (0, 30, 60, 90 mg·kg–1) na zawartość grup -SH w roślinach wybranych ekotypów Silene vulgaris pochodzących z odmiennych siedlisk. W eksperymencie wykorzystano nasiona Silene vulgaris pochodzące z obszarów galmanowych Górnego Śląska (obszar przyległy do huty „Szopienice” w Katowicach), związanych z eksploatacją złóż serpentynitowych (zwałowisko w Wirach) oraz nasiona ekotypu naturalnego, z terenu nie zanieczyszczonego metalami ciężkimi (Gajków koło Wrocławia). W analizowanym materiale roślinnym, stwierdzono obecność grup -SH z tym jednak, że wyraźnie więcej było ich w częściach nadziemnych wybranych ekotypów S. vulgaris. Jedynie w przypadku roślin S. vulgaris ekotypu Gajków pochodzącego z obiektu bez niklu, liczba grup tiolowych była wyraźnie wyższa w korzeniach. Analizy chemiczne materiału roślinnego wykazały również, że wraz ze wzrostem dawki niklu wzrastała koncentracja grup -SH w łodygach Silene vulgaris wszystkich ekotypów z tym że najwięcej ich zliczono przy dawce 60 i 90 mg Ni, dla roślin ekotypu Gajków pochodzącego z obszaru o naturalnie niskiej zawartości metali ciężkich. Natomiast wyraźnie najmniej grup tiolowych zliczono w częściach nadziemnych S. vulgaris ekotypu Wiry pochodzącego z siedliska zasobnego w nikiel (hałda serpentynitowa).

Słowa kluczowe

EN

Silene vulgaris; ecotype; nickel; SH groups; phytochelatins

PL

Silene vulgaris; ekotyp; nikiel; grupy SH; fitochelatyny

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 24, nr 1
• Strony: 123--130
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., wykr.

Twórcy

autor

Koszelnik-Leszek A.

• Department of Botany and Plant Ecology, University of Environmental and Life Sciences, ul. Grunwaldzka 24a, 50–363 Wrocław, Poland, phone: [phone], fax: [phone]

Bibliografia

• [1] Kabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants. Fourth Edition. Boca Raton-London-New York: CRC Press Taylor Francis Group; 2011. http://www.petronet.ir/documents/10180/2323242/Trace_Elements_in_Soils_and_Plants.
• [2] Żołnierz L. Zbiorowiska trawiaste wystepujące na Dolnoślaskich serpentynitach-wybrane aspekty ekologii. [Grassland on serpentines in Lower Silesia (SW Poland) some aspects of their ecology]. Zesz Nauk Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, Rolnictwo 2007; 555: 231 pp. http://www.dbc.wroc.pl/Content/4255/Zolnierz_Ludwik_ZNUP557_Rozpr249_DBC_link.pdf.
• [3] Chen C, Huang D, Liu J. Functions and toxicity of nickel in plants: Recent advances and future prospects. Clean 2009;37(4-5): 304-313. DOI: 10.1002/clen.200800199.
• [4] Fabiano CC, Tezotto T, Favarin JL, Polacco JC, Mazzafera P. Essentiality of nickel in plants: a role in plant stresses. Front Plant Sci. 2015;6:754. http://dx.doi.org/10.3389/fpls.2015.00754.
• [5] Yusuf M, Fariduddin Q, Hayat S, Ahmad A. Nickel: an overview of uptake, essentiality and toxicity in plants. Bull Environ Contamin Toxicol. 2001;86:1-17. DOI: 10.1007/s00128-010-0171-1.
• [6] Kasowska D, Koszelnik-Leszek A. Ecological features of spontaneous vascular flora of serpentine post-mining sites in Lower Silesia. Archiv Environ Protect. 2014;40(2):33-52. DOI: 10.2478/aep-2014-0014.
• [7] Koszelnik-Leszek A. Accumulation of heavy metals by Silene vulgaris occurring on serpentine waste dump in Grochów (Lower Silesia). Ecol Chem Eng A. 2012;19(4-5):411-420. DOI: 10.2428/ecea.2012.19(04)043.
• [8] Wierzbicka M, Panufnik D. The adaptation of Silene vulgaris to growth on a calamine waste heap (S. Poland). Environ Pollut. 1998;101:415-426. DOI: 10.1016/S0269-7491(98)00012-8.
• [9] Bratteler M, Widmer A, Baltisberger M, Edwards PJ. Genetic architecture of assiociated with habitat adaptation in Silene vulgaris (Caryophyllaceae). Bull Geobotanical Institute ETH. 2002;68: 95-103. http://www.srcosmos.gr/srcosmos/showpub.aspx?aa=6024.
• [10] Nadgórska-Socha A, Kandziora-Ciupa M, Ciepał R, Walasek K. Effects of Zn, Cd, Pb on Physiological Response of Silene vulgaris Plants from Selected Populations. Pol J Environ Stud. 2001;20(3):599-604. http://www.pjoes.com/pdf/20.3/Pol.J.Environ.Stud.Vol.20.No.3.599-604.pdf
• [11] Harmens H, Den Hartog PR, Wilma M, Bookum T, Verkleij JAC. Increased zinc tolerance in Silene vulgaris (Mśnch) Garcke in not due to increased production of phytochelatins. Plant Physiol. 1993;103: 1305-1309. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC159120/pdf/1031305.pdf
• [12] De Knecht JA, Van Baren J, Ten Bookum WM ,Wong Fong Sang WF, Koevoets PLM, Schat H, et al. Synthesis and degradation of phytochelatins in cadmium-sensitive and cadmium tolerant Silene vulgaris. Plant Sci. 1995;106: 9-18. DOI: 10.1016/0168-9452(95)04066-4.
• [13] Koszelnik-Leszek A, Bielecki K. Response of selected Silene vulgaris ecotypes to nickel. Pol J Environ Stud. 2013;22(6):1741-1747. http://www.pjoes.com/pdf/22.6/Pol.J.Environ.Stud.Vol.22.No.6.1741-1747.pdf.
• [14] Cobbett CS. Phytochelatins and their roles in heavy metal detoxification. Plant Physiol. 2000;123:825-832. DOI: http://dx.doi.org/10.1104/pp.123.3.825.
• [15] Schat H, Liugany M, Vooijs R, Hartley-Whitaker J, Bleeker PM. The role of phytochelations in constitutive and adaptive heavy metal tolerance in hyperaccumulator and nonhyperaccumulator metallophytes. J Experimen Bot. 2002;53(379):2381-2392. DOI: 10.1093/jxb/erf107.
• [16] Wójcik M, Tukiendorf A. Phytochelatin synthesis and cadmium localization in wild type of Arabidopsis thaliana. Plant Growth Regulation. 2004;44:71-80. DOI: 10.1007/s10725-004-15929.
• [17] Gawel JE, Hemond HF. Biomonitoring for metal contamination near two Superfund sites in Woburn, Massachusetts, using phytochelatins. Environ Pollut. 2004;131(1):125-135. http://dx.doi.org/10.1016/j.envpol.2004.01.012.
• [18] Kandziora M, Heflik M, Nadgórska-Socha A, Ciepał R. Synteza zwiazków bogatych w grupy -SH jako odpowiedź na podwyższone steżenie metali cieżkich u roślin Silene vulgaris (Caryophyllaceae) [The synthesis of the compounds rich in -SH groups as an answer to the increased heavy metals concentration in Silene vulgaris (Caryophyllaceae)]. Ochr Środ Zasob Natur. 2007;33:69-72. http://www.ios.edu.pl/pol/wydawnictwa/nr33.pdf.
• [19] Seth CS, Chaturvedi PK, Misra V. The role of phytochelatins and antioxidants in tolerance to Cd accumulation in Brassica juncea L. Ecotox Environ Safe. 2008;71:76-85.DOI: 10.1016/j.ecoenv.2007.10.030.
• [20] Olko A. Fizjologiczne aspekty tolerancji roślin na metale ciężkie [Physiological aspects of plant heavy metal tolerance]. Kosmos. 2009;58:221-228. Kosmos.icm.edu.pl/PDF/2009/221.pdf.
• [21] Hoagland DR, Arnon DI. The water culture method for growing plants without soil. Berkeley: Calif Agricultural Exp Station, University of California: 1950: 31 pp. https://archive.org/details/watercultureme3450hoag.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).