The influence of selenium on the accumulation of K and Ca ions in rape seedlings subjected to cadmium stress

• Autorzy: Ploskonka J. , Rudolphi-Skorska E. , Sieprawska A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ selenu na akumulację jonów K i Ca w siewkach rzepaku w warunkach stresu kadmowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the experiment was to study the effects of selenium ions on the changes in membrane permeability for K and Ca in the leaves of rape during cadmium stress. The of stress level was determined by changes in the mass increment and lipid peroxidation (MDA concentration) in 3-week-old seedlings cultured in vitro on Murashige and Skoog [1962] medium (control) and on medium containing 600 µМ CdCl2. Selenium was added at the concentration of 2 µМ (Na2SeO4) to the control and medium containing cadmium ions. The level of K and Ca was determined with ionoselective electrodes after one hour of shaking leaf discs (membrane permeability) and heating to 100°C (total ion content). Cadmium present in the nutrient medium inhibited the mass increment and increased MDA concentration, and significantly decreased membrane permeability for K and Ca. In the mixtures of cadmium and selenium, selenium ions partially reduced the effects of the stress-inducing cadmium action on the studied physiological parameters and membrane permeability to the studied ions. The observed protective effect of selenium can be the result of the effect of this substance on both the activity of ion channels and peroxidation of membrane lipids.

PL

Celem przeprowadzonych eksperymentów było sprawdzenie, protekcyjnego działania jonów selenu na zmiany w przepuszczalności błon komórkowych trzytygodniowych siewek rzepaku dla jonów K i Ca podczas stresu kadmowego. Poziom stresu określano poprzez zmiany w przyroście masy oraz peroksydacji lipidów (stężenie MDA) siewek hodowanych w warunkach in vitro na pożywkach wg Murashige i Skooga [1962] (kontrola) oraz zawierających 600 µМ CdCl2. Selen podawano w stężeniu 2 µM (Na2SeO4) do pożywek kontroli oraz zawierających jony kadmu. Poziom jonów K i Ca oznaczano przy pomocy elektrod jonoselektywnych po 1 godzinie wytrząsania krążków wyciętych z liści (przepuszczalność membran) oraz po ogrzaniu do temperatury 100°C (całkowita zawartość jonów). Kadm obecny w pożywce powodował zahamowanie przyrostu masy i wzrost stężenia MDA, znacznie obniżał przepuszczalność błon dla jonów K i Ca. W mieszaninach kadmu z selenem, jony selenu powodowały częściową redukcje zarówno stresogennego działania kadmu na badane parametry fizjologiczne jak również na przepuszczalność błon dla badanych jonów. Obserwowany ochronny efekt selenu może być związany z wpływem tej substancji zarówno na aktywność kanałów jonowych, jak i peroksydacji lipidów błonowych.

Słowa kluczowe

EN

selenium; potassium accumulation; potassium ion; calcium ion; calcium accumulation; rape; seedling; cadmium stress; membrane permeability; lipid peroxidation

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2010
• Tom: 545
• Opis fizyczny: p.293-301,fig.,ref.

Twórcy

autor

Ploskonka J.

• Institute of Biology, Pedagogical University, Podbrzezie 3, 31-054 Krakow, Poland

autor

Rudolphi-Skorska E.

autor

Sieprawska A.

Bibliografia

• Alberts В., Bray D., Johnson A., Lewis J., Raff M., Roberts K., Walter P. 1999. Budowa błon, in: Podstawy biologii komórki. PWN Warszawa: 483-521.
• Araůz I.L.C., Afton S., Wróbel K., Caruso I.A., Corona I.F.G., Wróbel K. 2008. Study on the protective role of selenium against cadmium toxity in lactic acid bacteria: An advanced application of ICP-HS. J. Hazardous Materials 153(3): 1157-1164.
• Chagra A., Djebar M. R., Rouabhi R., Berrebbah H. 2009. Cadmium induced changes in metabolic function of mitochondrial isolated from potato lissue (Solanum tuberosum L.). Amer. J. Biochem. Biotechnol. 5(1): 35-39.
• Devi S.R., Prasad M.N.V. 1999. Membrane lipid alterations in heavy metal exposed plants, in: Heavy metal stress in plants. From molecules to ecosystems. Prasad M.N.V., Hagemeyer J. (Eds), Berlin, Springer: 99-116.
• Dorta D.J., Leite S., DeMarco K.C., Prado Rodrigues T., Mingatto F.E.,
• Uyemura S.A., Santos A.C., Curti C. 2003. A proposed sequence of events for cadmium-induced mitochondrial impairment. J. Inorg. Biochem. 97: 251-257.
• Filek M., Keskinen R., Hartikainen H., Szarejko I., Janiak A., Miszalski Z., Golda A. 2008. The protective role of selenium in rape seedlings subjected to cadmium stress. J. Plant Physiol. 165(8): 833-844.
• Heath R.L., Parker L. 1968. Photoperoxidation in isolated chloroplasts. I. Kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation. Arch. Biochem. Biophys. 125: 189-198.
• Kuznetsova T.Yu., Vetchinnikova L.V., Titov A.F., Ilʼinova М.K. 2008. Effect of cadmium on fatty acid composition of lipids in the shoots of Karelian birch cultured in vitro. Russian J. Plant Physiol 55(5): 657-662.
• Li M., Хіа T., Jiang C.S., Li L.J., Fu J.L., Zhou Z.C. 2003. Cadmium directly induced the opening of membrane permeability pore of mitochondria which possibly involved cadmium-triggered apoptosis. Toxicology 194: 19-33.
• Marschen M. 1996. Plant Nutrition of Higher Plants. Academic Press, London.
• Murashige T., Skoog F. 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant. 15: 473-497.
• Pilipowicz M., Filek M. 2000. Effect of cadmium presence in medium on changes of ion leakage from callus cells of Acer pseudoplatanus L. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 473: 219-225.
• Russel N.I., Evans R.I., Ter Steeg P.F., Hellemons I., Verheul A., Abee T. 1995. Membrane as a target for stress adaptation. Inter. J. Food Microbiol. 28(2): 255-261.
• Shah K., Kumar R.G., Verma S., Dubey R.S. 2001. Effect of cadmium on lipid peroxidation, superoxide anion generation and activities of antioxidant enzymes in growing rice seedlings. Plant Sci. 161(6): 1135-1144.
• Taylor P., Albanes D. 1998. Selenium, vitamin E, and prostate cancer — ready for the prime time. J. National Cancer Institute 90 (Aug. 19): 1184.
• Tukaj Z., Baścik-Remisiewicz A., Skowroński T., Tukaj C. 2007. Cadmium effect on the growth, photosynthesis, ultrastructure and phytochelatin content of green microalga Scenedesmus armatus. Environ. Exper. Bot. 60(3): 291-299.