Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến việc loại bỏ các cyanid sắt từ dung dịch bởi cây ngô
Tóm tắt
Cyanid thường được tìm thấy trong đất và nước ngầm dưới dạng phức hợp với sắt như ferro- và ferri-cyanid. Rõ ràng rằng cây trồng có khả năng dung nạp, vận chuyển và đồng hóa các cyanid sắt. Mục tiêu của nghiên cứu này là điều tra ảnh hưởng của nhiệt độ đến việc loại bỏ và sinh học tích lũy hai dạng hóa học của cyanid sắt bởi cây con ngô. Cây con ngô (Zea mays L. var. ZN 304) đã được trồng thủy canh và xử lý bằng ferro- hoặc ferri-cyanid trong dung dịch trong 5 ngày. Sáu nhiệt độ khác nhau đã được thử nghiệm, dao động từ 12 đến 27°C. Tổng số cyanid trong pha dung dịch và mô thực vật được phân tích bằng phương pháp quang phổ. Hệ số nhiệt độ (Q10) cũng được xác định cho cây ngô tiếp xúc với cả hai cyanid sắt. Sự phân ly của cả hai cyanid sắt thành cyanid tự do trong dung dịch nằm dưới giới hạn phát hiện. Cây con ngô cho thấy tiềm năng loại bỏ ferro-cyanid cao hơn đáng kể so với ferri-cyanid ở tất cả các nhiệt độ xử lý. Phân tích cân bằng khối lượng cho thấy phần lớn các cyanid sắt này được cây ngô hấp thụ từ dung dịch thủy canh và rễ là nơi tồn trữ chính cho sự tích lũy cyanid. Giá trị Q10 được xác định cho ferro- và ferri-cyanid lần lượt là 2.31 và 2.75. Do sự khác biệt đáng kể trong tỷ lệ loại bỏ giữa hai loại cyanid sắt bởi cây, sự chuyển đổi từ ferri- sang ferro-cyanid trong dung dịch nước trước khi hấp thụ là không khả thi. So với các mẫu có bổ sung ferro-cyanid, nhiều cyanid hơn đã được khôi phục trong các mô thực vật của ngô khi tiếp xúc với ferri-cyanid, cho thấy ferri-cyanid ít nhạy cảm hơn với sự phân hủy so với ferro-cyanid. Mặc dù tốc độ đồng hóa thực vật của ferro-cyanid nhanh hơn so với ferri-cyanid ở bất kỳ nhiệt độ xử lý nào, việc loại bỏ ferri-cyanid bởi cây ngô nhạy cảm hơn với sự thay đổi nhiệt độ so với ferro-cyanid. Việc loại bỏ cả hai cyanid sắt bởi cây con ngô được quan sát là phản ứng tích cực với nhiệt độ. Sự thay đổi nhiệt độ có ảnh hưởng lớn không chỉ đến việc hấp thụ và đồng hóa ferro- và ferri-cyanid bởi ngô mà còn đến sự tích lũy cyanid trong mô thực vật. Là một trong những yếu tố abiotic quan trọng liên quan đến phương pháp phục hồi sinh thái, nhiệt độ cho thấy ảnh hưởng tích cực đến việc loại bỏ các cyanid sắt bởi cây. Nghiên cứu thêm về số phận của ferro- và ferri-cyanid trong mô thực vật sẽ giúp phân biệt những khác biệt trong các con đường đồng hóa thực vật giữa hai loại cyanid sắt.
Từ khóa
#cyanid sắt #cây ngô #nhiệt độ #sinh học tích lũy #phục hồi sinh tháiTài liệu tham khảo
Atkin OK, Evans J, Ball M, Lambers H, Pons T (2000) Leaf respiration of snow gum in the light and dark: interactions between temperature and irradiance. Plant Physiol 122:915–923
Atkin OK, Zhang Q, Wiskich J (2002) Effect of temperature on rates of alternative and cytochrome pathway respiration and their relationship with the redox poise of the Quinone pool. Plant Physiol 128:212–222
Azcón-Bieto J (1992) Relationships between photosynthesis and respiration in the dark in plants. In: Barber J, Guerrero MG, Medrano H (eds) Trends in Photosynthesis Research. Intercept, Andover, pp 241–253
Corzo A, Plasa R, Ullrich WR (1991) Extracellular ferricyanide reduction and nitrate reductase activity in the green alga Monoraphidium braunii. Plant Sci 75:221–228
Ebbs SD, Bushey J, Poston S, Kosma D, Samiotakis M, Dzombak D (2003) Transport and metabolism of free cyanide and iron cyanide complexes by willow. Plant Cell Environ 26:1467–1478
Ebbs SD, Piccinin RC, Goodger JQD, Kolev SD, Woodrow IW, Baker AJM (2008) Transport of ferrocyanide by two eucalypt species and sorghum. Int J Phytorem 10:343–357
Fitter AH, Graves JD, Self GK, Brown TK, Bogie DS, Taylor K (1998) Root production, turnover and respiration under two grassland types along with an altitudinal gradient—influence of temperature and solar radiation. Oecologia 114:20–30
Ghosh RS, Dzombak DA, Luthy RG, Nakles DV (1999) Subsurface fate and transport of cyanide species at a manufactured-gas plant site. Water Environ Res 71:1205–1216
Kang DH, Hong LY, Schwab AP, Banks MK (2007) Removal of Prussian blue from contaminated soil in the rhizosphere of cyanogenic plants. Chemosphere 69:1492–1498
Kim SA, Guerinot ML (2007) Mining iron: iron uptake and transport in plants. FEBS Lett 581:2273–2280
Larsen M, Ucisik A, Trapp S (2005) Uptake, metabolism, accumulation and toxicity of cyanide in willow trees. Environ Sci Technol 39:2135–2142
Larsen M, Trapp S (2006) Uptake of iron cyanide complexes into willow trees. Environ Sci Technol 40:1956–1961
Mansfeldt T, Leyer H, Barmettler K, Kretzschmar R (2004) Cyanide leaching from soil developed from coking plant purifier waste as influenced by citrate. Vadose Zone J 3:471–479
Meeussen JCL, Keizer MG, de Haan FAM (1992) Chemical stability and decomposition rate of iron cyanide complexes in soil solutions. Environ Sci Technol 26:511–516
Mino Y, Ishida T, Ota N, Inoue M, Nomoto K, Takemoto T, Tanaka H, Sugiura Y (1983) Mugineic acid–iron (III) complex and its structurally analogous cobalt (III) complex: characterization and implication for absorption and transport of iron in gramineous plants. J Am Chem Soc 105:4611–4676
Mudder T, Botz M (2001) A guide to cyanide. Mining Environ Manag 9:8–12
Rader WS, Solujic L, Milosavljevic EB, Hendrix JL, Nelson JH (1993) Sunlight-induced photochemistry of aqueous solutions for hexacyanoferrate(II) and (III) ions. Environ Sci Technol 27:1875–1879
Raison JK (1980) Effect of low temperature on respiration. In: Davis D (ed) The biochemistry of plants, vol 2: metabolism and respiration. Academic, New York, pp 613–626
Rennert T, Mansfeldt T (2002) Sorption and desorption of iron–cyanide complexes in deposited blast furnace sludge. Water Res 36:4877–4883
Römheld V, Marschner H (1986) Evidence for a specific uptake system for iron phytosiderophore in roots of grasses. Plant Physiol 80:175–180
Roustan JL, Sablayrolles JM (2003) Feasibility of measuring ferricyanide reduction by yeast to estimate their activity during alcoholic fermentation in wine-making conditions. J Biosci Bioeng 96:434–437
Sachs L (1992) Angewandte Statistik. Springer, Berlin
Samiotakis M, Ebbs SD (2004) Possible evidence for transport of an iron cyanide complex by plants. Environ Pollut 127:169–173
State Environmental Protection Administration of China (SEPA) (1989) Analysis method for water and wastewater, 3rd edn. Environmental Science Press, Beijing, pp 145–154 In Chinese
Tjoelker MG, Oleksyn J, Reich PB (1999) Acclimation of respiration to temperature and CO2 in seedlings of boreal tree species in relation to plant size and relative growth rate. Glob Change Biol 5:679–691
Trapp S, Zambrano KC, Kusk KO, Karlson U (2000) A phytotoxicity test using transpiration of willows. Arch Environ Contam Toxicol 39:154–160
Yu XZ, Trapp S, Zhou PH, Hu H (2005a) The effect of temperature on the rates of cyanide metabolism of two woody plants. Chemosphere 59:1099–1104
Yu XZ, Zhou PH, Zhou XS, Liu YD (2005b) Cyanide removal by Chinese vegetation. Quantification of the Michaelis–Menten kinetics. Environ Sci Pollut Res 12:227–232
Yu XZ, Zhou PH, Yang YM (2006) The potential for phytoremediation of iron cyanide complex by willows. Ecotoxicol 15:461–467
Yu XZ, Gu J-D, Li L (2008a) Assimilation and physiological effects of ferrocyanide on weeping willows. Ecotoxicol Environ Saf 71:609–615
Yu XZ, Trapp S, Zhou PH, Chen L (2008b) Effect of temperature on the uptake and metabolism of cyanide by weeping willows. Int J Phytorem 9:243–255
Yu XZ, Gu J-D, Li TP (2008c) Availability of ferro- and ferri-cyanide complexes as a nitrogen source to cyanogenic plants. Arch Environ Contam Toxicol 55:229–237
Yu XZ, Gu J-D (2008) Differences in uptake and translocation of selenate and selenite by the weeping willow and hybrid willow. Environ Sci Pollut Res 15:499–508
Yu XZ, Gu J-D (2009) Uptake, accumulation and metabolic responses of ferricyanide in weeping willows. J Environ Monit 11:145–152
Zimmerman AR, Kang DH, Ahn MY, Hyun S, Banks MK (2008) Influence of a soil enzyme on iron–cyanide complex speciation and mineral adsorption. Chemosphere 70:1044–1051