Sự kháng cự của cây Setaria veridis (L.) Beauv. đối với ảnh hưởng của cadmium

Pleiades Publishing Ltd - Tập 41 - Trang 428-433 - 2014
N. M. Kaznina1, A. F. Titov1, Yu. V. Batova1, G. F. Laidinen1
1Institute of Biology, Karelian Research Center, Russian Academy of Sciences, Petrozavodsk, Karelia, Russia

Tóm tắt

Đã chỉ ra rằng cadmium gây chậm sự phát triển của chồi cây lau xanh Setaria veridis (L.) Beauv.; tuy nhiên không có tác động đến sự phát triển của rễ hoặc tích lũy sinh khối ngầm và trên mặt đất. Trong phân tích ảnh hưởng của cadmium lên chế độ nước và quang hợp của cây, phát hiện rằng cadmium có tác động tiêu cực đến cơ quan khí khổng, dẫn đến giảm tỷ lệ thoát hơi nước và độ dẫn khí khổng. Đã lưu ý rằng hàm lượng nước của các mô, cũng như tỷ lệ quang hợp trong sự hiện diện của cadmium, vẫn ở mức tương đương với các cây đối chứng. Sự kháng cự cao của cây lau xanh đối với ảnh hưởng của cadmium đã được xác lập, điều này được hỗ trợ bởi các cơ chế thích nghi khác nhau và các đặc điểm cấu trúc và sinh lý liên quan đến sự thuộc về nhóm C4.

Từ khóa

#cadmium #Setaria veridis #kháng cự #quang hợp #khí khổng #cấu trúc mô

Tài liệu tham khảo

Alekseev, Yu.V., Tyazhelye metally v agrolandshafte (Heavy Metals in Agricultural Landscape), St. Petersburg: Izd. PIYaF RAN, 2008.

Anikiev, V.V. and Kutuzov, F.F., New method of determining the leaf area in cereals, Fiziol. Rast., 1961, vol. 8, pp. 375–377.

Azevedo, H., Pinto, C.G.G., Fernandes, J., et al., Cadmium effects on sunflower growth and photosynthesis, J. Plant Nutr., 2005, vol. 28, pp. 2211–2220.

Barceló, J. and Poschenrieder, C., Plant water relations as affected by heavy metal stress: a review, J. Plant Nutr., 1990, vol. 13, pp. 1–37.

Bashkin, V.N. and Kasimov, N.S., Biogeokhimiya (Biogeochemistry), Moscow: Nauch. Mir, 2004.

Bergmann, D.C., Integrating signals in stomatal development, Plant Biol., 2004, vol. 6, pp. 26–32.

Brutnell, T.R., Wang, L., Swartwood, K., et al., Setaria viridis: a model for C4 photosynthesis, Plant Cell, 2010, vol. 22, pp. 2537–2544.

Chirkova, T.V., Amaranth: a culture of the XXI century, Soros. Obrazovat. Zh., 1999, no. 10, pp. 23–27.

Edwards, D. and Walker, D., C 3, C 4: Mechanisms, Cellular and Environmental Regulation of Photosynthesis, Oxford: Blackwell, 1986.

Greger, M. and Johansson, M., Cadmium effects on leaf transpiration of sugar beet (Beta vulgaris), Physiol. Plant., 2006, vol. 86, pp. 465–473.

Hall, J.L., Cellular mechanisms for heavy metal detoxification and tolerance, J. Exp. Bot., 2002, vol. 53, no. 366, pp. 1–11.

He, J.Y., Zhu, C., Ren, Y.F., et al., Root morphology and cadmium uptake kinetics of the cadmium-sensitive rice mutant, Biol. Plant., 2007, vol. 51, no. 4, pp. 791–794.

Heiss, S., Wachter, A., Bogs, J., et al., Phytochelatin synthase (PCS) protein is induced in Brassica juncea leaves after prolonged Cd exposure, J. Exp. Bot., 2003, vol. 54, pp. 1833–1839.

Ivanov, V.B., Bystrova, E.I., and Seregin, I.V., Comparative impacts of heavy metals on root growth as related to their specificity and selectivity, Russ. J. Plant Physiol., 2003, vol. 50, no. 3, pp. 398–406.

James, R.A., Von Caemmerer, S., Condon, A.G., et al., Genetic variation in tolerance to the osmotic stress component of salinity stress in durum wheat, Funct. Plant Biol., 2008, vol. 35, pp. 111–123.

Kaznina, N.M., Titov, A.F., Laidinen, G.F., and Talanov, A.V., Setaria viridis tolerance of high zinc concentrations, Biol. Bull. (Moscow), 2009, vol. 36, no. 6, pp. 575–581.

Kaznina, N.M., Titov, A.F., Topchieva, L.V., et al., Barley plant response to cadmium action as dependent on plant age, Russ. J. Plant Physiol., 2012, vol. 59, no. 1, pp. 65–70.

Kudoyarova, G.R., Veselov, D.S., Faizov, R.G., et al., Stomata response to changes in temperature and humidity in wheat cultivars grown under contrasting climatic conditions, Russ. J. Plant Physiol., 2007, vol. 54, no. 1, pp. 46–49.

Laidinen, G.F., Talanova, V.V., Titov, A.F., and Kaznina, N.M., Effect of lead on the growth and development of Setaria viridis (L.) Beauv., Rastit. Resursy, 2004, vol. 40, no. 3, pp. 53–59.

Lepeduš, H., Viljevach, M., Cezar, V., and Ljubešić, N., Functioning of the photosynthetic apparatus under low and high light conditions in chlorotic spruce needles as evaluated by in vitro chlorophyll fluorescence, Russ. J. Plant Physiol., 2005, vol. 52, no. 2, pp. 165–170.

Li, P. and Brutnell, T.R., Setaria viridis and Setaria italica, model genetic systems for the panicoid grasses, J. Exp. Bot., 2011, vol. 62, no. 9, pp. 3031–3037.

Lux, A., Martinka, M., Vaculik, M., and White, P.J., Root responses to cadmium in the rhizosphere: a review, J. Exp. Bot., 2011, vol. 62, no. 1, pp. 21–37.

Mokronosov, A.T., Gavrilenko, V.F., and Zhigalova, T.V., Fotosintez. Fiziologo-ekologicheskie i biokhimicheskie aspekty: uchebnik dlya studentov vuzov (Photosynthesis: Physiological, Ecological, and Biochemical Aspects. A Manual for Students of Higher Schools), Moscow: Akademiya, 2006.

Neill, S., Barros, R., Bright, J., and Desikan, R., Nitric oxide, stomatal closure, and abiotic stress, J. Exp. Bot., 2008, vol. 59, pp. 165–176.

Özyiǧit, İ.İ. and Akinci, Ş., Effects of some stress factor (aluminium, cadmium and drought) on stomata of roman nettle (Urtica pilulifera L.), Not. Bot. Hort. Agrobot. Cluj., 2009, vol. 37, pp. 108–115.

Perfus-Barbeoch, L., Leonhardt, N., Vavasseur, A., and Forestier, C., Heavy metal toxicity: cadmium permeates through calcium channels and disturbs the plant water status, Plant J., 2002, vol. 32, pp. 539–548.

Praktikum po fiziologii rastenii (A Practical Course in Plant Physiology), Tret’yakov, N.N., Ed., Moscow: Agropromizdat, 1990.

Prasad, M.N., Phytoremediation of metal-polluted ecosystems: hype for commercialization, Russ. J. Plant Physiol., 2003, vol. 50, no. 5, pp. 686–700.

Poschenrieder, C., Gunse, B. and Barceló, J., Influence of cadmium on water relations, stomatal resistance and abscisic content in expanding bean leaves, Plant Physiol., 1989, vol. 90, pp. 1365–1371.

Sage, R.F., The evolution of C4 photosynthesis, New Phytol., 2004, vol. 161, pp. 341–370.

Seregin, I.V., Vooijs, R., Kozhevnikova, A.D., and Ivanov, V.B., Effects of cadmium and lead on phytochelatin accumulation in maize shoots and different root parts, Dokl. Biol. Sci., 2007, vol. 215, pp. 304–306.

Shlyk, A.A., Determination of chlorophylls and carotenoids in extracts of green leaves, in Biologicheskie metody v fiziologii rastenii (Biological Methods in Plant Physiology), Moscow: Nauka, 1971, pp. 154–170.

Shou, B.P., Prasad, M.N.V., Dzha, V.K., and Sakhu, B.B., Mechanisms of detoxication and defense of plants exposed to heavy metals in Mikroelementy v okruzhayushchei srede: biogeokhimiya, biotekhnologiya i bioremediatsiya (Trace Elements in the Environment: Biogeochemistry, Biotechnology, and Bioremediation), Prasad, M.N.V., Sadzhvan, K.S., and Naidu, R., Eds., Moscow: Fizmatlit, 2009, pp. 340–380.

Sneller, F.E.S., van Heerwaarden, L.M., Koevoets, P.L.M., et al., Derivatization on phytochelatins from silene vulgaris, induced upon exposure to arsenate and cadmium: comparison of derivatization with Ellman’s reagent and monobrombimane, J. Agric. Food Chem., 2000, vol. 48, pp. 4014–4019.

Souza, J.F., Dolder, H., and Cortelazzo, A.L., Effect of excess cadmium and zinc ions on roots and shoots of maize seedlings, J. Plant Nutr., 2005, vol. 28, no. 11, pp. 1923–1931.

Titov, A.F., Talanova, V.V., Kaznina, N.M., and Laidinen, G.F., Ustoichivost’ rastenii k tyazhelym metallam (Plant Tolerance to Heavy Metals), Petrozavodsk: Izd. KarNTs RAN, 2007.

Uraguchi, S., Mori, S., Kuramata, M., et al., Root-to-shoot Cd translocation via the xylem is the major process determining shoot and grain cadmium accumulation in rice, J. Exp. Bot., 2009, vol. 60, no. 9, pp. 2677–2688.

Wójcik, M. and Tukiendorf, A., Cd-Tolerance of maize, rye and wheat seedlings, Acta Physiol. Plant., 1999, vol. 21, no. 2, pp. 99–107.

Zeng, X., Ma, L.Q., Qiu, R., and Tang, Y., Responses of non-protein tiols to Cd exposure in Cd hyperaccumulator Arabis paniculata Franch., Environ. Exp. Bot., 2009, vol. 66, pp. 242–248.

Zholkevich, V.N. and Pil’shchikova, N.V., Methods of study of transpiration and stoma state, in Vodnyi obmen rastenii (Water Metabolism in Plants), Tarchevskii, I.A. and Zholkevich, V.N., Eds., Moscow: Nauka, 1989, pp. 152–167.

Zhu, R., Macfie, S.M., and Ding, Z., Cadmium-induced plant stress investigated by scanning electrochemical microscopy, J. Exp. Bot., 2005, vol. 56, pp. 2831–2838.

Sitte, P., Weiler, E.V., and Kadereit, I.V., et al., Botanika (Botany), Vol. 2: Fiziologiya rastenii (Plant Physiology), Moscow: Akademiya, 2008.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Pleiades Publishing Ltd

Tập 41

428-433

Thông tin tác giả