Vliv arzenu na fyziologické charakteristiky a příjem hořčíku křídelnicí (Pteris sp.) a špenátem setým (Spinacia oleracea)

Bc. Jiří Danko

Master's thesis

Effect of arsenic on physiological characteristics and magnesium uptake by Pteris sp. and Spinacia oleracea

Anotácia:

Práce je zaměřena na arzen, který se může vyskytnout jako kontaminant půdy. Byl zjišťován jeho příjem rostlinou a jeho vliv na příjem hořčíku a fyziologické parametry vztahující se k výměně plynů. Pro pokus byly vybrány dvě rostliny – křídelnice krétská ˈAlbolineataˈ (Pteris cretica ˈAlbolineataˈ), která je známým hyperakumulátorem arzenu, a špenát setý ˈMonoresˈ (Spinacia oleracea ˈMonoresˈ).Se zmíněnými rostlinami byl proveden nádobový pokus v kontaminované půdě arzenem v koncentracích 0, 20, 100 a 250 mg As/kg. Arzen ke kontaminaci byl použit ve formě Na2HAsO4.7H2O. Pro křídelnici byly v každé variantě založeny 4 nádoby s jednou rostlinou. Dvě byly sklizeny po 91 dnech pěstování a dvě byly sklizeny po 182 dnech pěstování. Pro špenát byly v každé variantě založeny tři nádoby s výsevem špenátu. Výsev byl po vzejití vyjednocen na 10 rostlin na nádobu. Celková kultivační doba byla 40 dní. Po uplynutí stanovené doby pěstování byl vyhodnocen vzhled rostlin, byly stanovené obsahy arzenu a hořčíku v sušině nadzemní hmoty rostlin a také fyziologické parametry týkající se výměny plynů.U křídelnice se při pěstování na kontaminovaných půdách projevily nekrózy a omezení růstu. Oba parametry byly významnější s rostoucí koncentrací arzenu v půdě. Obsah arzenu v sušině rostl společně s koncentrací arzenu v půdě, ale i s délkou pěstování. Naopak obsah hořčíku s koncentrací arzenu v půdě sice rostl, ale s dobou pěstování klesal. Rychlost fotosyntézy a fluorescence chlorofylů křídelnic klesaly signifikantně s rostoucí koncentrací arzenu v půdě, ale i s délkou pěstování. Množství chlorofylů v listech křídelnic sice vykazuje snížení s rostoucí koncentrací arzenu v půdě, ale ne signifikantně.U špenátu se při pěstování na kontaminovaných půdách projevilo omezení růstu. Při nejvyšší koncentraci arzenu rostliny buď nevzešly nebo záhy po vzejití zahynuly. Obsah arzenu v sušině stoupal s rostoucí koncentrací v půdě. U hořčíku tomu bylo naopak. Rychlost fotosyntézy a fluorescence s rostoucí koncentrací arzenu v půdě signifikantně klesá. Klesá i množství chlorofylů v listech, ačkoli to není statisticky průkazné.

Abstract:

This thesis is focused on arsenic, which can occur as soil contaminant. Arsenic intake and effect of arsenic on magnesium intake and physiological parameters of gas exchange were studied. For the experiment, two plant species were selected - Pteris cretica ˈAlbolineataˈ, which is a known arsenic hyperaccumulator, and Spinacia oleracea ˈMonoresˈ. With these plant species, a pot experiment was performed in contaminated soil with arsenic (used as Na2HAsO4.7H2O) at concentrations of 0, 20, 100 and 250 mg As/kg. The pteris experiment started with 4 pots (1 plant per pot) per each variant of contamination. Two pots were cultivated for 91 days and two pots were cultivated for 182 days. The spinach experiment (3 pots per variant) was established with sowing of seeds. There were left 10 seedlings per pot after germination. The cultivation time for spinach was 40 days. After the determined cultivation time, the appearance of the plants was evaluated, the contents of arsenic and magnesium in the dry matter of the above-ground matter were determined, as well as the physiological parameters related to gas exchange. Pteris plants cultivated on contaminated soils showed necrosis and growth reduction. Both parameters were more apparent with increasing arsenic concentration in soil. The arsenic content of the dry matter increased together with the arsenic concentration in the soil, but also with the length of cultivation. On the contrary, the magnesium content increased with the arsenic concentration in the soil, but with longer cultivation it decreased. The photosynthesis rate and fluorescence of chlorophylls of the Pteris plants decreased significantly with increasing concentration of arsenic in the soil, but also with the length of growing. The amount of chlorophylls in leaves shows a decrease with increasing arsenic concentration in the soil, but not significantly. Spinach plants cultivated on contaminated soils have shown growth reduction. Spinach seeds didn’t germinate or died soon after the germination at the highest concentration of arsenic. The arsenic content in the dry matter increased with increasing soil concentration. The magnesium content decreased with arsenic concentration. The photosynthesis rate and chlorophyll fluorescence decrease significantly with increasing arsenic concentration in soil. The amount of chlorophylls in the leaves also decreases, although this is not statistically significant.

Kľúčové slová

hořčík, křídelnice, špenát, fotosyntéza, arzen

Keywords

arsenic, magnesium, Pteris sp., Spinacia sp., photosynthesis

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 10. 4. 2019

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: doc. Ing. František Hnilička, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / odbor:
Crop Science / Plant Nutrition and Protection