The cytotoxic influence of aluminium on Cucumis sativus L. seedling roots

• Autorzy: Szymanska M , Molas J.

Warianty tytułu

PL

Cytotoksyczny wplyw jonow glinu na korzenie Cucumis sativus L.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The roots of 5-days old cucumber seedling cv. Wisconsin were incubated in the Al solutions (AlCl3) of pH 4.2. AI was applied in the following concentrations: 20, 30 and 40 mg/dm3. All the Al concentrations caused both the inhibition of root elongation and reduction of mitotic activity of apical meristem. The complete inhibition of mitoses and elongation growth was determined in the presence of 30 and 40 mg Al/dm3 after 4 and 3 days of incubation. After 5 incubation days the changes in the morphology of seedling roots, resulting mainly from the inhibition of the main root elongation and formation of a greater number of lateral roots, were noted. The reduction of root cap dimensions was accompanied by the apical meristem shortening and in short distance, differentiation of numerous lateral root primordia. The meristematic cell got elongated while their nuclei and nucleoli enlarged (particularly at 20 and 30 mg Al/dm3) and cytoplasm vacuolized. In the region of elongation and lateral roots differentiation, the cells of epidermis and primary cortex got shrunk, degenerationed and after falling off the tissue they made bigger (40 mg Al/dm3) or smaller (20 and 30 mg Al/dm3) hollows and cracks on the outer side of the root.

PL

Korzenie 5-dniowych siewek ogórka odmiany Wisconsin inkubowano w roztworach glinu (AlC13) o pH 4.2. Glin zastosowano w koncentracjach 20, 30 i 40 mg/dm3. W obecności Al we wszystkich badanych stężeniach hamowany byl wzrost elongacyjny korzenia oraz redukowana byla aktywność mitotyczna jego merystemu wierzchołkowego. Zupełne zahamowanie mitoz i wzrostu elongacyjnego w obecności 30 i 40 mg Al/dm3 notowno po 4 i 3 dobach inkubacji. Po 5 dobach inkubacji korzeni w roztworach Al obserwowano zmiany w morfologii systemu korzeniowego siewek, wynikające głównie z zahamowania elongacji korzenia głównego, uformowania większej liczby korzeni bocznych, a nawet przybyszowych na hypokotylu. Redukcji rozmiarów czapeczki korzenia towarzyszy³o skracanie merystemu wierzchołkowego i w bliskiej od niego odległości różnicowane byly liczne zawiązki korzeni bocznych. Komórki merystematyczne ulegały wydłużeniu, a ich jądra i jąderka powiększeniu (szczególnie w obecności 20 i 30 mg Al/dm3), cytoplazma zaś wakuolizacji. W strefie elongacji, włośnikowej i różnicowania korzeni bocznych komórki epidermy i kory pierwotnej ulegały kurczeniu, degeneracji i odpadając od tkanki tworzyły większe (40 mg Al/dm3) lub mniejsze (20 i 30 mg Al/dm3) zagłębienia i pęknięcia od zewnętrznej strony korzenia.

Słowa kluczowe

EN

cytotoxic activity; cucumber; aluminium; root; Cucumis sativus

PL

dzialanie cytotoksyczne; ogorek; glin zob.tez aluminium; glin; korzenie; Cucumis sativus

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrobotanica
• Rocznik: 1995
• Tom: 48
• Numer: 2
• Opis fizyczny: s.83-93,fot.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Szymanska M

• Akademia Rolnicza, Akademicka 15, 20-950 Lublin

autor

Molas J.

Bibliografia

• Andersson M., 1988. Toxicity and tolerance of aluminium in vascular plants, Water, Air and Soil Poll. 39: 439-462.
• Barlow P. W., Pilet P. E., 1984. The effect of abscisic acid on cell growth, cell division and DNA synthesis in the maize root system. Physiol. Plant. 62: 125-132.
• Bennet R. J., Breen C. M., 1989. Towards understanding root growth responses to environmental signal: The effect of aluminium on maize. S. Afr. J. Sci. 85: 9-12.
• Bennet R. J., Breen C. M., 1991. The aluminium signal: New dimensions to mechanisms of aluminium tolerance. Plant and Soil 134: 153-166.
• Bennet R. J., Breen C. M., Fey M. V., 1985 a. Aluminium induced changes in the morphology of the quiscent centre, proximal meristem and growth region of the root of Zea ways. S. Afr. J. Bot. 51: 355-362.
• Bennet R. J., Breen C. M., Fey M. V., 1985 b. The primary site of aluminium injury in the root development of Zea mays. S. Afr. J. Bot. 2: 8-17.
• Bennet R. J., Breen C. M., Fey M. V., 1987. The effect of aluminium on cap function and root development in Zea mays L. Environ. Exp. Bot. 27: 91-104.
• Berzonsky W. A., Kimber A., 1986. Tolerance of Triticum species to aluminium. Plant Breed. 97: 275-278.
• Bilski J. J., Foy C. D., 1987. Differential tolerances of oat cultivars to aluminium in nutrient solution and in acid soil of Poland. J. Plant Nutr. 10: 129-141.
• Borkowska B., 1988. Toksyczność glinu (Al). Wiad. Bot. 32: 157-166.
• Borkowska B., Litwińczuk W., Małodobry A., 1995. pH changes induced by root system of micropropagated Prunus sp. and Morus alba in relation to aluminium. J. Fruit and Orn. Plant Res. 1: 1-12.
• Clarkson D. T., 1965. The effect of aluminium and some trivalent metal ions on the cell division in the root of Alium cepa. Ann. Bot. 20: 309-315.
• Clarkson D. T., 1969. Metabolic aspects of aluminium toxicity and some possible mechanisms to resistance, [In:] I. H. Rorison (ed), Ecological Symposium No 9, Blackwell Scientific Publications, Oxford.
• Edwards J. H., Horton B. D., Kirkpatrick H. C., 1976. Aluminium toxicity symptoms in peach seedlings. J. Am. Soc. Hort. Sci. 101: 139-142.
• Fleming A. L., Foy C. D., 1968. Root structure reflects differential tolerance in wheat varieties. Agron. J. 60: 172-176.
• Foy C. D., Chaney R. L., White M. C., 1978. The physiology of metal toxicity in plants. Ann. Rev. Plant Physiol. 29: 511-566.
• Foy C. D., 1983. Plant adaptation to mineral stress in problem soil. Iowa St. J. Res. 57: 339-354.
• Foy C. D., 1988. Plant adaptation to acid, aluminium - toxic soil. Commun. Soil Sci. 19: 959-987.
• Gerlach D., 1972. Zarys mikrotechniki botanicznej, PWRiL, Warszawa.
• Hasenstein K. H., Evans M. L., 1988. Effect of cation on hormone transport in primary roots of Zea mays. Plant Physiol. 86: 890-894.
• Lee J., Pritchard M. W., 1984. Aluminium toxicity expression on nutrient uptakt, growth and root morphology of Trifolium repens L. cv. Grassland Huia. Plant and Soil 82: 101-116.
• Pan W. L., Hopkins A. G., Jackson W. A., 1989. Aluminium inhibition of shoot lateral branches of Glicine max and reversal by oxygenous cytokinin. Plant and Soil 120: 1-9.
• Pavan M. A., Bingham F. T., 1982. Toxicity of aluminium to coffe seedlings grown in nutrient solution. Soil Sci. Soc. Am. J. 46: 993-997.
• Rivier L., Milon H., Pi1et P. E., 1977. Gas chromatography - mass spectrometric determination of abscisic acid levels in the cap and apex of maize roots. Planta 134: 23-27.
• Szkolnik M., 1980. Mikroelementy w życiu roślin, PWRiL, Warszawa.
• Szymańska M., Molas J., 1995 a. The effect of aliminium on early stages of Cucumis sativus L. development. Folia Hort, (submitted).
• Szymańska M., Molas J., 1995 b. Stimulation of development of Cucumis sativus L. plants by low concentration of aliminium in in vitro conditions. Acta Agrobot. 48 (2): 75-82.
• Ślaski J. J., 1992. Mechanizmy tolerancyjności na toksyczne działanie jonów glinu u roślin wyższych. Wiad. Bot. 36: 31-34.
• Wagatsuma T., Kaneko M., HayasakaY., 1987. Destruction of plant root cells by aluminium. Soil Sci. Plant Nutr. 33: 161-175.
• Wallace S. U., Anderson J. C., 1984. Aluminium toxicity and DNA synthesis in wheat roots. Agron. J. 76: 5-8.