Vliv akumulace manganu na vybrané rostliny

Ing. Pavel Švec

Disertační práce

Effect of accumulation of manganese on the selected plants

Anotace:

Předkládaná práce se zabývá studiem vlivu vysokých dávek manganu na kulturní plodiny (Brassica napus, Hordeum vulgare, Zea mays), bylinku Matricaria chamomilla a sladkovodní mikrořasu Scenedesmus quadricauda. Především byl sledován růst, aktivita vybraných antioxidačních enzymů a obsah sekundárních metabolitů. Zjistili jsme, že vysoké dávky manganu zpomalují růst, což mělo za následek snížení biomasy, které jsme pozorovali u všech testovaných rostlin s výjimkou řas. Mangan se akumuluje v kořenech a část přijatého manganu se transportuje do nadzemní části rostlin. Jedná se o rovnoměrnější rozložení tohoto kovu v rostlině v porovnání například s mědí nebo kadmiem. Zaznamenali jsme změny v obsahu alifatických organických kyselin a v množství celkových thiolů. Byla zaznamenána zvýšená aktivita některých antioxidačních enzymů v závislosti na druhu rostliny. Nadbytek manganu měl toxičtější účinky na řepku než na ontogeneticky starší heřmánek lékařský, který vykazoval vyšší toleranci vůči vysokým dávkám manganu. Také jsme zjistili, že na toxicitu manganu má pozitivní vliv oxid dusnatý, který zlepšuje stav rostlin. Toto zlepšení se projevilo snížením množství přijatého manganu, snížením tvorby ROS, snížením lipidové peroxidace a zlepšením růstových parametrů testovaných rostlin. Hodnota pH má vliv na dostupnost manganu, ale neovlivňuje příjem manganu rostlinami. Také jsme zjistili, že kompetice Mn2+ a Ca2+ probíhá nejen u vyšších rostlin, ale i u sladkovodní mikrořasy Scenedesmus quadricauda.

Abstract:

In this work we investigated the effect of high doses on the agriculture important crop plants (Brassica napus, Hordeum vulgare, Zea mays), herb Matricaria chamomilla and freshwater microalgae Scenedesmus quadricauda. In particularly, we studied the growth rate, activity of antioxidant enzymes, and the amount of some secondary metabolites. We have found that high doses of manganese negatively influenced the growth, which resulted in a reduction of biomass which we observed in all studied groups, except algae. Manganese (Mn) is accumulated in roots and part of such absorbed Mn is transported to the shoot system. In the plants, the distribution of Mn is more balanced compared to copper and cadmium. We observed changes in the content of aliphatic organic acids, and the total amount of thiols. Higher activity was determined in several antioxidant enzymes according to the kind of plant. Abundance of manganese has been considered more toxic for the Brassica rapa than for the ontogenetic older Matricaria chamomilla, where we indicated a higher tolerance to the high concentration of Mn. We also found that the nitrogen oxide showed the positive effect on the toxicity of Mn and improved the plant viability. This improvement was reflected by decrease in uptake of Mn ions, decrease of ROS production and lipid peroxidation and also better growth parameters in the tested plants. The bioavailability of the Mn was influenced by pH however the uptake of Mn was not affected. We also found out that competition between Mn2+ and Ca2+ occur in the both land plants and also freshwater microalgae Scenedesmus quadricauda.

Klíčová slova

antioxidační enzymy, fluorescenční mikroskopie, kovy

Keywords

metals, fluorescence microscopy, antioxidant enzymes

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 4. 1. 2017

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. RNDr. Petr Hrdlička, CSc.

Mendelova univerzita v Brně

Agronomická fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Chemie / Zemědělská chemie