Reakcja aparatu fotosyntetycznego fasoli szparagowej na nadmiar kobaltu w podłożu

• Autorzy: Furmańczuk A.

Warianty tytułu

EN

Response of the photosynthetic apparatus of string-bean to cobalt excess in the substrate

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy było zbadanie wpływu nadmiaru kobaltu w podłożu na te parametry aparatu fotosyntetycznego fasoli szparagowej odmiany Dakota, które w fizjologii stresu przyjmowane są jako miara stresu abiotycznego. Uprawę fasoli przeprowadzono w kulturach wazonowych, w fitotronie. Kobalt zastosowano w formie Co(NO3)2 • 6H2O w stężeniach 20, 40, 60 i 80 mg • kg–1 gleby o pH 6,7. W początkowej fazie kwitnienia roślin wykonano pomiary przewodności szparkowej, intensywności fotosyntezy netto oraz kinetyki indukcji fluorescencji chlorofilu a w liściach będących w stacjonarnej (końcowej) fazie wzrostu. Następnie w liściach tych oznaczono zawartość chlorofilu. Wyniki badań wykazały, że kobalt w zastosowanych w doświadczeniu stężeniach obniża zawartość chlorofilu w stopniu większym chlorofilu a niż b. Ponadto, zmniejsza przewodność szparkową dla gazów, sprawność fotochemiczną PSII (Fv/Fm) i efektywność kompleksu wydzielania tlenu (Fv/F0). Obniża także intensywność fotosyntezy netto oraz istotnie redukuje zarówno plon biologiczny, jak i użytkowy fasoli. Kierunek zmian wszystkich oznaczanych parametrów aparatu fotosyntetycznego oraz redukcja plonu wskazywały, że kobalt w zastosowanych stężeniach jest czynnikiem stresogennym dla roślin fasoli szparagowej odmiany Dakota.

EN

The aim of the study was to examine the effect of cobalt excess in the substrate on these parameters of the photosynthetic apparatus of string-bean cv. Dakota which are assumed to be a measure of abiotic stress in stress physiology. String-bean was grown in pot cultures in a greenhouse. Cobalt was applied as Co(NO3)2 • 6H2O in concentrations of 20, 40, 60 and 80 mg • kg–1 of soil of pH 6.7. At the initial stage of plant blooming stomatal conductance was measured as well as net photosynthesis intensity and kinetics of induction of chlorophyll a fluorescence in leaves at the stationary (final) stage of growth. Then the content of chlorophyll in leaves was determined. Results of the study showed that cobalt concentrations used in the experiment decreased the content of chlorophyll b more than that of chlorophyll a. It reduced stomatal conductance of gases, photochemical efficiency PSII (Fv/Fm) and the efficiency of oxygen evolution complex (Fv/F0). It also decreased net photosynthesis intensity and reduced significantly both the biological and usable crop of string-bean. The direction of changes in all the parameters of the photosynthetic apparatus and crop reduction suggested that used in the applied concentrations cobalt is a stress-generating factor for string-bean cv. Dakota.

Słowa kluczowe

PL

fluorescencja chlorofilu a; fotosynteza; rośliny strączkowe; przewodność szparkowa liścia; toksyczność kobaltu

EN

chlorophyll a fluorescence; cobalt toxicity; leaf stomatal conductance; leguminous plants; photosynthesis

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 7, No. 1
• Strony: 207--213
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., tab.

Twórcy

autor

Furmańczuk A.

• Zakład Biologii Roślin, Wydział Nauk Rolniczych w Zamościu, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, ul. Szczebrzeska 102, 22-400 Zamość, tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Riley IT, Dilwarth MJ. Cobalt in soil and plant. Micronutrien News and Informat. 1986;2:4-5.
• [2] Palit S, Sharma A. Effects of cobalt on plants. Bot Rev. 1994;60(2):149-181.
• [3] Yadov DV, Khanna SS. Role of cobalt on nitrogen fixation - a review. Agric Rev. 2002;9:180-182.
• [4] Marschner H. Mineral nutrition in higher plants. London - San Diego - New York - Boston - Sydney – Tokyo - Toronto: Academic Press; 1995:427-430.
• [5] Gad N. Increasing the efficiency of nitrogen fertilization through cobalt application to pea plants. Res J Agric Biol Sci. 2006;2(6):433-442.
• [6] Furmańczuk A. Ocena efektywności nawożenia kobaltem fasoli szparagowej odmiany Dakota. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2010;556:211-219.
• [7] Kabata-Pendias A, Pendias H. Biogeochemia pierwiastków śladowych. Warszawa: Wyd Nauk PWN; 1999:336-343.
• [8] Liu J, Reid RJ, Smith FA. The mechanism of cobalt toxicity in mung beans. Physiol Plant. 2000;110:104-110.
• [9] Ali B, Hayat S, Hayat Q, Ahmad A. Cobalt stress affects nitrogen metabolism, photosynthesis and antioxidant system in chickpea (Cicer arietinum L.). J Plant Inter. 2010;5(3):223-231.
• [10] Tolley-Henry L, Rapper CD Jr. Cyclic variation in nitrogen uptake rate of soybean plants. Plant Physiol. 1989;91:1345-1350.
• [11] Őquist G, Wass R. A portable microprocessor operated instrument for measuring chlorophyll fluorescence kinetics in stress physiology. Physiol Plant. 1988;73(2):211-217.
• [12] Baker NR, Oxborough K, Lawson T, Morrison JLL. High resolution imaging of photosynthetic activities of tissues, cells and chloroplasts in leaves. J Exp Bot. 2001;52:615-621.
• [13] Lawson T, Oxborough K, Morrison JLL, Baker NR. Responses of photosynthetic electron transport in stomatal guard and mesophyll cells in intact leave to light, CO2 and humidity. Plant Physiol. 2006;128:52-62.
• [14] Arnon DI. Copper enzymes in isolated chloroplast. Polyphenolooxidase in Beta vulgaris. Plant Physiol. 1949;24:1-15.
• [15] Krause GH, Weis E. Chlorophyll fluorescence as a tool in plant physiology. Photosynth Res. 1984;5:139-157.
• [16] Havaux M, Lannoye R. In vivo chlorophyll fluorescence and delayed light emission as rapid screening techniques for stress tolerance in crop plants. Pflanzenzucht. 1985;95:1-13.
• [17] Krupa Z, Baszyński T. Some aspects of heavy metals toxicity towards photosynthetic apparatus-direct and indirect effects on light and dark reaction. Acta Physiol Plant. 1995;17:177-190.
• [18] El-Sheekh MM, El-Naggar AH, Osman MEH, El-Mazaly E. Effect of cobalt on growth pigments and the phoyosynthetic electron transport in Monoraphidium minutum and Nitzchia perminuta. Braz J Plant Physiol. 2003;15(3):159-166.
• [19] Sikora J, Żurawski J, Rutkowska J, Poniedziałek B, Witkowicz K, Dutkowiak A. Wpływ metali ciężkich na fluorescencję chlorofilu a Scynechocystis aquatilis. Ochr. Środow. Zasob. Natur. 2009;41:293-299.
• [20] Björkman O, Demmig B. Photon yield of O2 evolution and chlorophyll fluorescence characteristics among vascular plants of diverse origins. Planta. 1987;170:489-504.
• [21] Krause GH, Somersalo S. Fluorescence as a tool in photosynthesis research: application in studies of photoinhibition, cold acclimation and freezing stress. Biol Sci B. 1989;323:281-293.
• [22] Zeid IM. Responses of Phaseolus vulgaris to chromium and cobalt treatments. Biol Plant. 2001;44(1):111-115.
• [23] Zengin FK, Munzuroglu O. Effects of some heavy metals on content of chlorophyll, proline and some antioxidant chemicals in bean (Phaseolus vulgaris L.) seedlings. Acta Biol Crac Ser Botanica. 2005;47(2):157-164.
• [24] Tewari RK, Kumar P, Sharma PN, Bisht SS. Modulation of oxidative stress responsive enzymes by excess cobalt. Plant Sci. 2002;162:381-388.
• [25] Perez-Espinosa A, Moreno-Caselles J, Moral R, Perez-Murcia MD, Gomez I. Effect of cobalt on chlorophyll and carotenoids contents in tomato plants. J Plant Nutr. 2002;25(9):1933-1940.
• [26] Chatterjee J, Chatterjee C. Management of phytotoxicity of cobalt in tomato by chemical measures. Plant Sci. 2003;164:793-801.
• [27] Gad N. Interactive effect of salinity and cobalt on tomato plants. II. Some physiological parameters as affected by cobalt and salinity. Res J Agric Biol Sci. 2005;1(3):270-276.
• [28] Yavakumar K, Jaleel ChA, Vijarengan P. Changes growth, biochemical constituents, and antioxidant potentials in radish (Raphanus sativus L.) under cobalt stress. Turk J Biol. 2007;31:127-136.
• [29] Kandil H. Effect of cobalt fertilizer on growth, yield and nutrient status of faba bean (Vicia faba L.) plants. J Appl Sci Res. 2007;3(9):867-872.
• [30] Gad N, Abd El-Moez MR. Broccoli growth, yield quality as affected by cobalt nutrition. Agric Biol J N Am. 2011;2(2):226-231.
• [31] Baszyński T. Wrażliwość aparatu fotosyntetycznego na działanie metali ciężkich w różnych fazach wzrostu roślin. In: Ekofizjologiczne aspekty reakcji roślin na działanie abiotycznych czynników stresowych. Grzesiuk S, Miszalski Z, editors. Kraków: Wyd ZFR PAN; 1996:19-36.
• [32] Górecki RJ, Grzesiuk S. Fizjologia plonowania roślin. Olsztyn: Wyd UWM; 2002.