镉的毒性影响植物化学物质和营养元素组合的生菜(摘要以l .)

文摘

生菜品种Bombilasta洗液和意大利167年不同浓度的镉处理(0、3、6、9和12毫克/升)的营养膜技术(非功能性测试)系统来研究其毒性植物化学物质和营养元素。抗氧化剂的分析采用DPPH收紧,类黄酮、酚类、维生素C、丙二醛(MDA)和脯氨酸表示Cd治疗品种测试的重要影响。不同浓度水平的Cd导致收紧积极互动,酚类、类黄酮和MDA,但没有显著的影响,维生素C和脯氨酸。宏观和微量元素含量品种显著影响水平增加毒性的Cd在测试与相互作用表现出的所有营养元素铁、锰和锌。

1。介绍

使用废水灌溉农业是近年来已经得到广泛的认可。植物必需的营养元素和有机物在废水农民恢复土壤生产力,特别是蔬菜作物的种植1]。然而,重金属和其他有毒元素废水中还发现不必要的植物和可能会有毒,最终通过食物链传递给人类和其他动物(2]。

镉是一种强大的环境污染物的普遍发生,被释放到环境中磷酸盐化肥、水泥工厂、垃圾焚烧炉,城市交通、加热系统、电站、和金属加工行业。大卫和埃里克(3)估计,每年约660吨的Cd被应用于土壤在全球基础上通过使用磷酸盐的肥料。吸收Cd的植物是影响其生物利用度和浓度控制的氧化还原电位,有机质、pH值、温度、和其他元素的浓度(4,5]。

更高浓度的Cd经常伤害的根源,损害光合仪,阻碍植物生长,减少营养和水吸收。Stohs et al。6)和Schutzendubel et al。7)表示,Cd直接或间接诱发增加活性氧簇(ROS)的形成,干扰细胞的氧化还原状态,导致氧化损伤蛋白,脂质和其他生物分子。镉是一种强有力的污染物和快速溶解物质可以影响所有的生命形式。沙和Dubey8]报道农作物产量大幅下降在土壤污染的Cd, Cd指示作为农业的一个严重的问题。

Stroiński [9)描述Cd可能发挥其抑制作用的细胞在两种不同的方式:它可以绑定到特定的组织的蛋白质和脂肪抑制他们的正常功能和它可能诱发自由基形成诱导氧化应激。前可能发生在运输和胎膜通道蛋白干扰其他许多宏观和微量元素的吸收而后者证明抗氧化酶失活的Cd。破坏细胞膜的变化的比率基本要素和导致注意力下降;例如,Cd抑制铁(Fe)的运输到拍摄。张,黄10)报道,Cd可能拮抗或协同效应在宏观和微量元素在16个小麦。

植物应对许多非生物压力像Cd通过积累自由氨基酸。脯氨酸是一种氨基酸积累大量以响应环境压力紧随其后的其它氨基酸,如天冬酰胺、异亮氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸,缬氨酸源自asparatic酸(11]。生产Cd强调植物脯氨酸是重要的保险维护水平衡和保护酶和生物分子除了活性氧的解毒。的膜脂质过氧化反应的多不饱和脂肪酸引起的活性氧是Cd最终膜流动性和膜透性增加12]。增加水平的丙二醛(MDA)在植物细胞的氧化应激也被称为脂质过氧化反应包括氧化降解的多不饱和脂肪酰基残留膜(13]。植物具有抗氧化机制包括抗氧化分子和酶保护自己免受氧化损伤引起的有害活性氧和所有有氧生物。沙et al。14)表示,增加抗氧化的酶的活性金属暴露的植物似乎作为植物的抗氧化防御机制的一个重要组成部分应对metal-induced氧化损伤。一些研究人员(15- - - - - -18]报道在不同植物物种的参与谷胱甘肽和抗坏血酸在植物Cd药害的宽容。Seregin和伊万诺夫19)表示,净光合速率的下降在Cd暴露植物叶绿体超微结构扭曲的结果,抑制叶绿素的合成,质体醌,类胡萝卜素,扰乱了电子传递,抑制卡尔文循环活动缺乏细胞酶和二氧化碳。

本研究的目的是确定Cd治疗的效果在植物化学物质和营养元素成分的生菜,这两个品种中最小最积累的Cd,并评估元素存在于品种。

2。材料和方法

2.1。种植材料和种植技术

生菜(摘要以l .)意大利的种子品种167和Bombilasta(桶)种植和长大两周下避雨亭的温度范围24-38 52°C和相对湿度300的光强度下的94%µ摩尔米⁻²年代⁻¹。幼苗被转移到循环槽灌溉与库珀的营养配方解决方案(20.60 mg / L: 236 N, P, 300 K, 185 Ca, 50毫克,68年代,12 Fe (EDTA), 2.0 Mn, 0.1锌、铜的0.1,0.3,和0.2,使用营养膜技术(非功能性测试)系统和维护的pH值5.5 - -6.5和1.5 - -2.5 dS / m的。。幼苗被允许稳定一周后移植前治疗。

2.2。实验设计和治疗

实验的阶乘,安排在一个随机完全区组设计(RCBD)和三个复制。五个级别的Cd(0、3、6、9和12毫克/升)的形式CdCl₂和两个生菜品种(167桶和意大利)。有21个植物品种每复制每个Cd级和6的这些植物被随机收集治疗8周后测定的营养元素和植物化学物质。

2.3。植物组织分析

新鲜的叶子从第三片叶子时收集的样本选择植物是棕色的大信封,并迅速转移到一个冷却器框和运到实验室。脯氨酸含量测定的方法贝茨et al。21),而自由基清除实验(DPPH)和铁降低抗氧化能力分析(收紧)都是根据黄et al。22)和脂质过氧化(MDA)是根据健康和封隔器(23]。植物养分分析是根据Motsara所描述的过程和罗伊24]分析营养内容。总酚酸和总类黄酮测定被玛莉诺娃等进行了描述。25]。总酚酸含量的测定进行了使用Folin-Ciocalteu代理,而总类黄酮进行了试验用氯化铝比色法和总维生素C含量测定用改性方法的戴维斯和Masten [26]。

2.4。统计方法

三个复制的数据生成的手段。执行统计分析使用统计软件包(SAS 9.2版本,SAS研究所合并,卡里,北卡罗莱纳,美国)。由方差分析比较治疗中评估,至少显著差异(LSD)用于分离手段。不同的治疗被认为是重要的。

3所示。结果与讨论

3.1。Cd对营养成分的影响

品种之间的养分浓度和Cd治疗展示在表1。基本营养素和Cd积累在植物组织依赖于生菜品种。各种意大利167年累积量明显高于所有的营养与除了毫克各种洗液。铁和铜含量各种意大利167年分别为48.9%和47%,分别高于桶。不幸的是许多意大利167年也比各种洗液多吸收31.5%的Cd。蔬菜,较高含量的Cd在莴苣组织必须避免。Cd对植物的毒性效应,最终通过食物链传递给人类和其他动物(2]。

污染的程度和植物物种,不同的公差有毒重金属,确定Cd在植物养分吸收的影响。基因型的变化在146年拍摄的Cd浓度从大米大米到达核心检查了上野et al。27)和一个大的变化在拍摄积累和Cd宽容被发现。Rahat et al。28)表示,在Cd宽容物种间有显著差异,品种但不同实验的结果之间存在矛盾,这可能是由于不同物种和品种固有的微分容量Cd积累和分区的根和射击也能限制根中的Cd。

宏观和微量元素含量品种影响Cd的水平。Cd的浓度增加到12毫克/ L导致减少的宏观要素测量范围为72,69人,56岁,61年为52%,N, P, K, Ca、mg,分别与控制相比,而减少80%,78%,95%,和48%被发现对铁、锰、铜、锌,分别表明Cd是一个强大的对手,这些金属离子(表1)。Cd营养元素的毒性效应更明显在6 mg / L和浓度就越高。随着Cd的浓度增加,减少营养元素内容。比较结果和参考充足范围植物坎贝尔(报告的分析29日)表示所有宏单元除了Ca短暂下降。然而,价值观得到微量元素不低于生菜的营养充足范围。玛丽亚et al。30.]暴露生菜Cd 10到50浓度µM和他们发现显著降低叶片养分含量的几个基本要素如铁和锰,但只有在Cd的最高浓度处理,显著减少观察Mn的根,暗示Cd妨碍了易位宏观和微量营养素的树叶。

之间没有相互影响水平和品种对Cd内容在植物即使从我们观察显示的品种不同严重程度的萎黄病的症状和工厂规模以应对Cd毒性。然而互动这两个因素被发现显著的铁、锰和锌。各种意大利167年菲(图显示更高比例的下降1)和Mn(图2(一个))为每个增量的Cd比洗液浓度不同,然而,对锌、高降低Cd浓度较低也体现在各种洗液(图中2 (b))。

阳离子的吸收像K⁺、钙^{2 +}、镁^{2 +}、锰^{2 +}、锌^{2 +},菲^{2 +}影响Cd。骆驼et al。31日)报道,Cd是一个二价阳离子可与钙、镁、或铁的跨膜运输。根据Perfus-Barbeoch et al。32),邮政和NRAMP或Ca渠道成员的吸收和转运蛋白负责基本要素参与运输的Cd通过同样的路线。不平衡的营养水平和增长抑制最终是由于上述营养物质和有毒金属结合位点之间的竞争在不同的隔间,例如,质膜和细胞壁。太阳和沈33)解释说,锰的浓度下降,铁、镁、年代,Cd-sensitive品种叶片的压力Cd显示是叶片光合作用的重要约束的原因和卷心菜的减少增长。

3.2。影响抗氧化剂的Cd

测定抗氧化活性的Cd处理生菜植物进行了使用自由基清除试验(DPPH)和铁降低抗氧化能力分析(收紧)黄的方法等。22]。基于抗氧化活性测定,各种抗氧化剂意大利167年显著高于各种洗液(表2)。显著差异中观察到Cd的治疗方法。有DPPH自由基清除活性增加14.9%时,强调以12毫克/ L Cd相比控制植物。增加浓度的Cd带来增加抗氧化活性。类似的趋势在铁降低抗氧化能力分析(捆牢)。这两种方法提供了类似的结果,因为他们并没有透露多少差异,证实了索赔的Thaipong et al。34],DPPH自由基清除实验和收紧化验没有显著差异的决定。

3.3。Cd对植物化学物质的影响

最好知道大自然的植物化学的植物对重金属解毒。在这项研究中,讨论了产生的光化学化合物生物利用度在生菜总酚和类黄酮素,维生素C,丙二醛(MDA)和脯氨酸。的显著性水平影响Cd和生菜品种在叶子的植物化学的化合物在表2和3。

水平的类黄酮、酚醛树脂和丙二醛浓度大大增加,当面临更高的Cd 12毫克/ L,但维生素C水平明显降低与控制植物。交互作用的Cd和生菜品种总酚醛树脂(图中观察到3(一个))和脂质过氧化(图3 (b))表明更高的Cd的增加导致更高的生产的植物化学物质在试图保护植物免受活性氧的进一步损害。意大利生菜167品种反应生产植物化学物质来对抗比各种洗液Cd的毒性效应。旧事(35)解释说,酚醛树脂,尤其是黄酮类化合物,可以通过过氧化物酶氧化和行动在H₂O₂清除,酚醛/抗坏血酸盐(ASC) /酚醛过氧化物酶(POX)系统处理重金属。激活细胞的抗氧化系统是由于重金属压力增加活性分子在强调组织。Nasim和[迪尔36在早前的一项研究表明,重金属可能发挥作用在触发植物基因改变次生代谢产物的性质。诱导的氧化应激通过重金属触发细胞信号传导通路从而影响生产特定的植物代谢产物。Belen et al。37)报告了类似的模式的酚类物质和类黄酮含量增加艾丽卡andevalensis治疗急性剂量的Cd。Padayatty et al。38],门厅[39,夫·et al。40)报道,维生素C是一种主要的抗氧化剂清除自由基以及维生素E和矿物质硒和锌。根据Sujogya [41),维生素C是一种防守二线抗氧化剂与自由基直接交互H₂O₂,哦。维生素C和α生育酚都有助于减少在膜脂质过氧化作用的影响。在这项研究中,减少67%和52%的维生素C是观察当生菜被暴露在12毫克/ L和9 mg / L Cd,分别与控制(表3)。

镉诱导氧化损伤涉及到的膜脂质过氧化反应的多不饱和脂肪酸所产生的活性氧Cd导致膜流动性和膜透性42]。索引的脂质过氧化作用在压力条件下,丙二醛(MDA)水平是经常用来评估其效果在植物样品。MDA水平增加到三倍生菜生长在12毫克/ L Cd在控制恰逢沙等的结果。14在Cd强调稻秧。增加约1.4至1.6倍的丙二醛(MDA)含量低于500µM Cd治疗两次水稻幼苗cvs Ratna和Jaya被沙等报道。14]表明增强过氧化脂质由于Cd。过度MDA的积累,当植物受到Cd Lozano-Rodriguez报道的压力等。43),Chaoui et al。44吴,et al。45]。

根据沙和Dubey [46Verma]和[47)一个机制,许多植物应对重金属解毒是脯氨酸的生产。脯氨酸含量的差异15%记录之间的两个品种(表3)建议潜在的努力克服Cd的生菜品种的毒性作用,从而保护其微妙的组织和器官免受活性氧的严重损害。斯利瓦斯塔瓦等。48)报道,脯氨酸帮助植物从环境压力和恢复其积累可能是诱导的活性氧(ROS)。艾莉雅et al。49)补充说,脯氨酸减少氧化损伤机制的物理猝灭单线态氧和羟基自由基化学反应。脯氨酸还可以作为防御机制强调植物的生存与金属离子结合由于其螯合能力。虽然Cd水平较高导致对脯氨酸含量无显著影响,在脯氨酸有27%的增长在9 mg / L Cd相比控制。类似的拍摄的脯氨酸的积累芸苔属植物juncea、小麦、和豇豆属辐射证明了et al。迪尔50针对Cd毒性但减少暴露于Cd的水生植物(Ceratophyllum Wolffia,和软水草)。

4所示。结论

从上面的结果,可以得出结论:Cd强调有不利影响的植物化学物质和营养元素受到高浓度时生菜。镉毒性增加抗氧化剂的活动,带来的次生代谢物,MDA生产,脯氨酸作为防御机制来保护植物免受生理和结构损伤。营养失衡和减少大量的维生素C,产生的毒性作用的Cd,可以单独引发氧化应激,营养不足,减少农作物的植物生长和发展。意大利比洗液种类167多种吸收更多Cd,表明意大利167年各种不应该建议种植在Cd污染环境。可行的战略应该进行抵消Cd的毒性作用在农业土地保护农作物免受最终的破坏性影响。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

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