Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Phytochelatins of Cladophora rupestris in Pb2+ absorption and its detoxification

Zhang Lu-Sheng, Yang Liu, Li Lingsheng, Feng Xiaoyu, Cao De-Ju, Liu Zhao-Wen

Environment Protection Engineering

|

2023

|

Vol. 49, nr 3

31--42

EN

Phytochelatins (PCs) exist widely in plants and are closely related to plant resistance to heavy metals (HMs). Glutathione (GSH) and nonprotein thiols (NPTs) are the major components of PCs. This study investigates the role of the PCs of Cladophora rupestris in Pb2+ accumulation and detoxification. The distribution of Pb2+ in the PCs of C. rupestris was studied. FTIR and XPS are used to characterize the chelating power of Pb2+ with PCs in C.rupestris. The curve fitting of the secondary protein structure is used to identify the functional groups with Pb2+. Results showed that the content of Pb2+ in the PCs of C. rupestris increased with an increase in Pb2+ stress. Pb content increased to 352 and 314 mg/kg in NPTs and GSH, respectively, when Pb stress concentration reached 7.5 mg/dm3 . The Pb2+ fraction of C. rupestris PCs reached a maximum of 10.8 and 9.3% in NPTs and GSH, respectively. The Pb2+ uptake by GSH and NPTs was 40–48% and 52–60%, respectively. Pb2+ bound with the PCs of C. rupestris, forming complexes that contained Pb–OOC, Pb–C=O, CO–Pb, –N=Pb, Pb–NH2, Pb–O, Pb–N–, Pb–C–, Pb–S, and Pb2+ with multiple groups of PCs as bridging ligand atoms.

2

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

Koszelnik-Leszek A.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2017

|

Vol. 24, nr 1

123--130

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).

3

Chemia analityczna w badaniu i ochronie środowiska

Krasnodębska-Ostręga B., Kowalska J., Kińska K., Sadowska M., Biaduń E.

Wiadomości Chemiczne

|

2015

|

[Z] 69, 9-10

735--749

EN

The main goal of studies carried in our reasearch group – analytical chemistry in investigation and protection of the environment is the evaluation of the impact of human activity on environmental pollution, and creation of analytical procedures that can be applied in environmental analysis. Detailed description of our research can be found on webpage http://www.chem.uw.edu.pl/labs/pcas. In this paper we would like to present only a few topics and analytical challenges that we were dealing with during the last years. The application of anodic and cathodic stripping voltammetry for trace analysis of hazardous metals (cadmium, lead, thallium, platinum, rhodium) in natural samples is described [4–6]. Voltammetry is also presented as a tool used in speciation analysis, which is particularly important in the case of elements which toxicity and assimilation depends on chemical form of the element that is present in the environment (e.g. As) [8]. Attention is also paid to fractionation, which is a specific case of speciation analysis, extremely important for evaluation of mobility and bioavailability of harmful or nutritious substances from soil. As environmental monitoring often requires carrying measurements at trace levels, it might be necessary to preconcentrate the analytes or simplify the composition of the sample before the analysis. For such purposes solid phase extraction (SPE) is widely used and frequently applied. Another analytical task presented in this work is recognition of the defense mechanisms developed by hyperaccumulating plants, e.g. white mustard. This species was investigated for synthesis of phytochelatins – sulphur-rich polipeptides induced by high concentrations of As, Tl, Cd, Pt, Pd and Rh [14]. It is worth noting that plant species that are able to cumulate high amounts of xenobiotics can be used for phytoremediation, which is one of so called “green technologies”, used for restitution of polluted environment, particularly soil [19].

4

Determination of thiol compounds in Pisum sativum exposed to lead and cadmium ions by HPLC with post-column derivatization

Kózka M., Barałkiewicz D., Piechalak A., Tomaszewska B.

Chemia Analityczna

|

2006

|

Vol. 51, No. 3

427-437

EN

HPLC procedure for determination of peptides synthesized from glutathione in the presence of some heavy metals has been proposed. Thiol compounds were identified by post- -column derivatization of sulfhydryl groups with Ellman's reagent: 5,5'-dithiobis(2- -nitrobenzoic acid). The proposed method has been applied to pea plants (Pisum sativum) grown in the Hoagland solution containing cadmium and lead ions. In this research we have studies accumulation of heavy metals in different parts of pea plants and concentrations of thiol compounds, like glutathione and phytochelatins. synthesized by plants treated with Cd and Ph. Pea plants were exposed to different concentrations of cadmium chloride and lead nitrate (0.1 mmol L-1 Pb, 0.5 mmol L-1Pb and 0.1 mmol L-1Pb with 0.1 mmol L-1 Cd (Pb/Cd)) for 18 days. Plant material was collected after 1,2,3, 4, 7, 14, and 18 days of the treatment with heavy metals. We have observed the influence of Cd on Pb uptake. The presence of Cd in a nutrient solution inhibited Pb accumulation in pea roots. Cd was the most effective activator of phytochelatin synthesis in roots, but any thiol compound except from glutathione was detected in shoots and leaves.

PL

W pracy przedstawiono procedure analityczną oznaczania pcptydów syntetyzowanych z glutationu w obecności metali ciężkich. Rozdział przeprowadzono na kolumnie HPLC w odwróconym układzie faz. Związki tiolowe były oznaczane za pomocą zakolumnowej dery watyzacji odczynnika Ellmana. Powyższą metodę zastosowano do oznaczania peptydów w grochu hodowanym na pożywce Hoaglandaz dodatkiem jonów kadmu i ołowiu. W pracy przedstawiono dynamikę zmian akumulacji metali w poszczególnyc h organach roślin oraz oznaczono stężenia związków tiolowych, tj. glutationu i fitochelatyn syntetyzowanych przez rośliny traktowane Cd i Pb. Groch był inkubowany z różnymi stężeniami Cd i Pb (0.1 mmol L-1 Cd, 0.5 mmol L-1 Pb i 0.1 mmol L-1Pb z 0.1 mmol L-1 Cd (Pb/Cd)) przez 18 dni. Materiał roślinny zbierany był po 1,2, 3, 4, 7,14 i 18 dniach traktowania metalami ciężkimi. Zaobserwowano wpływ Cd na akumulację Pb. Obecność kadmu w roztworze wstrzymywała pobieranie Pb przez korzenie grochu. Kadm był najbardziej efektywnym aktywatorem fitochelatyn syntetyzowanych w korzeniach, natomiast nie wykryto żadnych tiolowych związków oprócz glutationu w łodygach i liściach.

5

Influence of lead and cadmium ions on intensity of biosynthesis of phytochelatins in Pisum sativum plants

Piechalak A., Kózka M., Małecka A., Wasinkiewicz K., Barałkiewicz D., Tomaszewska B.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2005

|

Vol. 12, nr 8

847-851

EN

The presence or Pb[to 2+] and Cd[to2+] ions in plant cells leads to many harmful changes in plant cell functions. Plant cells activate detoxication system which chelates and transport heavy metal ions to vacuoles. This system contains glutathione, phytochelatins and their homologs. These compounds are rich in thiol groups which are able to bind heavy metals and, in this way, decrease metal ions phytotoxicity. The plant material was Pisum sativum "Kwestor" variety. Pisum sativum seedlings were cultivated hydroponically in Hoagland medium supplemented with 0.5 mM Pb(NO3)2, or 0.1 mM Pb(NO3)2 + 0.1 mM CdCl2 concentrations. The HPLC technique connected with the post-column reaction with the Ellman reagent was used to measure the dynamics or changes or thiol in the roots or plants.

PL

W komórkach roślinnych ołów i kadm powodują bezpośrednio i pośrednio bardzo poważne zmiany funkcjonalne. Aby przeciwdziałać toksycznym skutkom, komórki roślinne uruchamiają system detoksykacyjny, którego zadaniem jest chelatowanie i transportowanie jonów metalu do wakuoli. W skład tego system wchodzą m.in. glutation oraz fitochelatyny i ich homologi. Związki te są bogate w zredukowane grupy tiolowe, dzięki którym tworzą kompleksy z metalami ciężkimi, zmniejszając w ten sposób ich toksyczność. Materiał badawczy stanowiły rośliny Pisum sativum odmiany "Kwestor". Siewki grochu hodowano hydroponicznie przez 1,2,3,4 i 7 dni z dodatkiem 0,5 mM Pb(NO3)2. lub 0,1 mM Pb(NO3)2 + 0.1 mM CdCl2. Metodą HPLC powiązaną z postkolurnnową reakcją z odczynnikiem Ellmana badano dynamikę zmian ilościowych tioli.