Physiological response of two brassica napus l. cultivars to nickel treatment

• Authors: Matúš Peško , Katarína Kráľová
• Languages of publication: EN

Abstracts

EN

Adverse effect of nickel on hydroponically cultivated plants of two Brasssica napus L. cultivars (Verona and Viking) was investigated. Dry mass of shoots and roots as well as some biochemical characteristics (concentration of photosynthetic pigments, TBARS and proteins) of plant leaves were determined. In addition, the content of nickel in plant organs was estimated. Visible symptoms of Ni toxicity were notable already at the lowest applied concentration (6 μmol · dm-3). Higher applied Ni concentrations (24, 60 and 120 μmol · dm-3) resulted in moderate to strong toxic effects on plants of both studied cultivars. After application of 6 and 12 μmol · dm-3 Ni shoot dry mass of cv. Viking was substantial lower than that of cv. Verona. Decrease of root dry mass after treatment with 6, 12 and 120 μmol · dm-3 Ni was similar for both cultivars. Strong decrease in content of photosynthetic pigments was observed after application of 120 μmol · dm-3. Comparing to the control, the content of these pigments in leaves of plants dropped under 50% (both cultivars). The highest applied Ni concentration 120 μmol · dm-3 caused that protein content in leaves dropped by 39% (cv. Verona) and 37% (cv. Viking) comparing to the control plants. After application of 120 μmol · dm-3 Ni the content of malondialdehyde in leaves was 2.64- (Viking) and 2.31- (Verona) times higher than that of control. Nickel amounts accumulated in roots of plants were higher than those in shoots. Accumulated Ni amounts in roots of cv. Verona plants were 1.3- (120 μmol · dm-3) to 1.9- (6 μmol · dm-3) times lower than those of cv. Viking plants, whereas metal amounts accumulated in shoots of cv. Verona plants were 1.2- (120 μmol · dm-3) to 1.8- (6 μmol · dm-3) times lower than those of cv. Viking plants.

PL

Zbadano niekorzystny wpływ niklu na dwie odmiany hydroponicznej, uprawnej rośliny Brassica napus L. (Werona i Viking). Określono suchą masę pędów i korzeni, a także niektóre właściwości biochemiczne (stężenie barwników fotosyntetycznych, TBARS i białek) liści roślin. Ponadto dokonano oceny stężenia niklu w organach roślin. Objawy zatrucia Ni było zauważalne już przy najniższym zastosowanym stężeniu (6 μmol · dm-3). Wyższe zastosowane stężenia Ni (24, 60 i 120 μmol · dm-3) dały od umiarkowanych do silnych efektów toksyczności dla roślin obu badanych odmian. Po zastosowaniu 6 i 12 μmol · dm-3 Ni sucha masa odmiany Viking była znacznie mniejsza niż odmiany Werona. Spadek suchej masy korzeni po wprowadzeniu 6, 12 i 120 μmol · dm-3 Ni był podobny dla obu odmian. Po zastosowaniu 120 μmol · dm-3 zaobserwowano silny spadek zawartości barwników fotosyntetycznych. W porównaniu do kontroli ilość tych pigmentów w liściach roślin spadła poniżej 50% (obie odmiany). Największe zastosowane stężenie Ni 120 μmol · dm-3 spowodowało, że zawartość białka w liściach spadła o 39% (odmiana Werona) i 37% (odmiana Viking) w porównaniu z roślinami kontrolnymi. Po wprowadzeniu 120 μmol · dm-3 Ni zawartość dialdehydu malonowego w liściach była 2,64 razy większa (odmiana Viking) i 2,31 razy większa (odmiana Verona) niż w przypadku kontroli. Stężenia Ni w korzeniach roślin były wyższe niż w pędach. Stężenie Ni w korzeniach odmiany Werona było od 1,3 (120 μmol · dm-3) do 1,9 (6 μmol · dm-3) razy mniejsze niż w odmianie Viking, natomiast ilość metali zgromadzonych w pędach odmiany Werona była od 1,2 (120 μmol · dm-3) do 1,8 (6 μmol · dm-3) razy mniejsza niż w odmianie Viking.

Keywords

EN

bioaccumulation; nickel; chlorophyll; protein; malondialdehyde; rapeseed

PL

bioakumulacjia; nikiel; chlorofil; białko; dialdehyd malonowy; rzepak

• Publisher: De Gruyter Open
• Journal: Ecological Chemistry and Engineering S
• Year: 2014
• Volume: 21
• Issue: 1
• Pages: 25-34

Dates

published

1 - 3 - 2014

online

9 - 4 - 2014

Contributors

author

Matúš Peško

• Faculty of Natural Sciences, Comenius University, 842 15 Bratislava, Slovakia, phone [phone], fax [phone]

author

Katarína Kráľová

• Faculty of Natural Sciences, Comenius University, 842 15 Bratislava, Slovakia, phone [phone], fax [phone]

References

• [1] Qasim M, Ashraf M, Ashraf MY, Rehman SU, Ma ES. Biol Plant. 2003;46:629-632. DOI: 10.1023/A:1024844402000.[Crossref]
• [2] Vasudevan PT, Briggs M. J Ind Microbiol Biotechnol. 2008;35:421-430. DOI: 10.1007/ s10295-008-0312-2.[PubMed][Crossref]
• [3] Wenzel WW, Unterbrunner R, Sommer P, Sacco P. Plant Soils. 2003;249:83-96. DOI: 10.1023/A:1022516929239.[Crossref]
• [4] Yusuf M, Fariduddin Q, Hayat S, Ahmad A. Bull Environ Contam Toxicol. 2011;86:1-17. DOI: 10.1007/s00128-010-0171-1.[Crossref][PubMed]
• [5] Sreekanth TVM, Nagajyothi PC, Lee KD, Prasad TNVKV. Int J Environ Sci Technol. 2013;10:1129-1140. DOI: 10.1007/s13762-013-0245-9.[Crossref]
• [6] Chen C, Huang D, Liu J. Clean-Soil, Air, Water. 2009;37:304-313. DOI: 10.1002/clen.200800199.[Crossref][WoS]
• [7] Parida BK, Chhibba IM, Nayyar VK. Sci Hort. 2003;98:113-119. DOI: 10.1016/S0304-4238(02)00208-X.[Crossref]
• [8] Prasad SM, Dwivedi R, Zeeshan M. Photosynthetica. 2005;43:177-185. DOI: 10.1007/s11099-005-0031-0.[Crossref]
• [9] Gajewska E, Skłodowska M. J Plant Physiol. 2009;166:1034-1044. DOI: 10.1016/j.jplph.2008.12.004.[Crossref]
• [10] Wong-ekkabut J, Xu Z, Triampo W, Tang IM, Tieleman DP, Monticelli L. Biophys J. 2007;93:4225-4236. DOI: 10.1529/biophysj.107.112565.[Crossref]
• [11] Leekumjorn S, Cho HJ, Wu Y, Wright NT, Sum AK, Chan C. Biochim Biophys Acta. 2009;1788:1508-1516. DOI: 10.1016/j.bbamem.2009.04.002.[Crossref]
• [12] Andrade SAL, Gratão PL, Schiavinato MA, Silveira APD, Azevedo AA, Manzzafera P. Chemosphere. 2009;75:1363-1370. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2009.02.008.[Crossref]
• [13] Singh S, Eapen S, D’Souza SF. Chemosphere. 2006;62:233-346. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2005.017.[Crossref][PubMed]
• [14] Gill SS, Tuteja N. Plant Physiol Biochem. 2010;48(12):909-930. DOI: 10.1016/j.plaphy.2010.08.016.[Crossref][PubMed]
• [15] Stanisavljević N, Savić J, Jovanović Z, Miljuš-Djukić J, Radović S, Vinterhalter D, et al. Acta Physiol. Plant. 2012;34:1997-2006. DOI: 10.1007/s11738-012-1001-3.[Crossref]
• [16] Lichtenthaler HK. Methods Enzymol. 1987;148:350-382.
• [17] Peško M, Kráľová K. Fresen Environ Bull. 2012;21(12):3676-3684.
• [18] Bradford MM. Anal Biochem. 1976;72:248-254. DOI:10.1006/abio.1976.9999.[Crossref]
• [19] Gajewska E, Sklodowska M. BioMetals. 2007;20:27-36. DOI: 10.1007/s10534-006-9011-5.[Crossref][PubMed]
• [20] Peralta JR, Gardea-Torresdey JL, Tiemann KJ, Gomes E, Arteaga S, Rascon E, et al. Bull Environ Contam Toxicol. 2001;66:727-734. DOI: 10.1007/s00128-001-0069-z.[Crossref]
• [21] Iori V, Pietrini F, Cheremisina A., Shevyakova NI, Radyukina N, Kuznetsov VLV, et al. Water Air Soil Pollut. 2013;224:1450. DOI: 10.1007/s11270-013-1450-3.[Crossref]
• [22] Kopittke PM, Ashed CJ, Menzies NW. Plant Soil. 2007;292:283-289. DOI: 10.1007/s11104-007-9226-4.[Crossref]
• [23] Ahmad MSA, Hussain M, Ashraf M, Ahmad R, Ashraf MY. Pak J Bot. 2009;41:1871-1882. http://www.pakbs.org/pjbot/PDFs/41(4)/PJB41(4)1871.pdf
• [24] Ali MA, Ashrafa M, Atharb HR. J Hazard Mater. 2009;172:964-969. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2009.07.077.[Crossref]
• [25] Malan H, Farrant JM. Seed Sci Res. 1998;8:445-453. DOI: 10.1017/S0960258500004414.[Crossref]
• [26] Fargašová A. Ecol Chem Eng S. 2008;15(3):335-348. http://tchie.uni.opole.pl/freeECE/S_15_3/Fargasova_15(S3).pdf
• [27] Seregin IV, Kozhevnikova AD. Russ J Plant Physiol. 2006;53:257-277. DOI: 10.1134/S1021443706020178.[Crossref]
• [28] Kazemi N, Khavari-Nejad RA, Fahimi H, Saadtmand S, Nejad-Sattari T. Sci Hort. 2010;126:402-407. DOI: 10.1016/j.scienta.2010.07.037.[Crossref]
• [29] Kevresan S, Petrovic N, Popovic M, Kandrac J. J Plant Nutr. 2001;24:1633-1644. DOI: 10.1081/PLN-100106026.[Crossref]
• [30] Leon V, Fogliani B, Madjebi SB, Pireau R. J Plant Nutr. 2006;29:219-234. DOI: 10.1080/01904160500468761.[Crossref]
• [31] Ashraf MY, Sadiq R, Hussain M, Ashraf M, Ahmad MS. Biol Trace Elem Res. 2011;143(3):1695-1703. DOI: 10.1007/s12011-011-8955-7.[PubMed][Crossref]
• [32] Osman MEH, El-Naggar AH, El-Sheekh MM, El-Mazally EE. Environ Toxi Pharma. 2004;16:169-178. DOI: 10.1016/j.etap.2003.12.004.[Crossref]
• [33] Gajewska E, Bernat P, Długoński J, Skłodowska M. J Agron Crop Sci. 2012;198:286-294. DOI: 10.1111/j.1439-037X.2012.00514.x.[Crossref]
• [34] Molassiotis A, Sotiropoulos T, Tanou G, Diamantidis G, Therios I. Environ Exp Bot. 2006;56:54-62. DOI: 10.1016/j.envexpbot.2005.01.002.[Crossref]
• [35] Ferraz P, Fidalgo F, Almeida A, Teixeira J. Plant Physiol Biochem. 2012;57:254-260. DOI: 10.1016/j.plaphy.2012.05.025.[Crossref][PubMed]
• [36] Kochian LV, Pence NS, Letham DLD. Plant Soil. 2002;247:109-119. DOI: 10.1023/A:1021141212073.[Crossref]
• [37] Bosiacki M, Wojciechowska E. Ecol Chem Eng S. 2012;19(3):331-345, DOI: 10.2478/v10216-011-0024-9.[Crossref]
• [38] Peško M, Kráľová K. Proc ECOpole. 2011;5(2):414-418. http://tchie.uni.opole.pl/PECO11_2/PECO_2011_2p1.pdf.

Identifiers

DOI

10.2478/eces-2014-0002