Primární procesy fotosyntézy jako citlivý indikátor znečištění prostředí

Mgr. Jana Krulová, Ph.D.

Advanced ('rigorózní') thesis

Primary processes of photosynthesis as a sensitive indicator of environmental polution

Anotácia:

Suchozemské a vodní ekosystémy jsou ovlivňovány řadou toxických sloučenin, včetně polycyklických aromatických uhlovodíků (PAHs). Většina PAHs a jejich derivátů,zejména epoxidy, jsou vysoce toxické, mutagenní a karcinogenní pro všechny organismy včetně člověka. Rostliny, jako dominantní složka suchozemských ekosystémů mají schopnost tyto sloučeniny z prostředí přijímat a umožňovat tak jejich vstup do vyšších trofických úrovní. V této práci byl studován vliv PAH fluoranthenu (FLT)a fotomodifikovaného fluoranthenu (fFLT) na klíčivost, růst klíčních rostlin pomocí standardizovaných testů toxicity a primární procesy fotosyntézy(parametry indukované fluorescence chlorofylu, aktivita Hillovy reakce) rostlin hrachu (Pisum sativum L., cv. Garde). Cílem práce bylo posoudit významnost toxického působení zkoumaných látek na rostliny a posoudit citlivost použitých metod pro včasné zjištění stresu v důsledku toxických látek v prostředí. Výsledky prokázaly významné snížení klíčivosti vlivem FLT a fFLT již při nízké koncentraci (0,01 mg L-1). Výsledky dokládají, že obě formy FLT způsobily významnou inhibici délky kořene a nadzemní části rostlin až při působení koncentrace 1 mg L-1. Změny parametrů fluorescence chlorofylu a aktivity Hillovy reakce dokládají významné ovlivnění primárních procesů fotosyntézy. Měření prováděné na suspenzi chloroplastů izolovaných z rostlin hrachu prokázalo významné zvýšení hodnoty F0 a snížení FV/FM a II a to při koncentracích 0,1 a 1 mg L-1 FLT a 0,01; 0,1 a 1 mg L-1 fFLT. Mnohem citlivějším ukazatelem kontaminace se ukázala aktivita Hillovy reakce. Polycyklický aromatický uhlovodík FLT a fFLT významně inhiboval produkci kyslíku již při působení koncentrací 0,01 a 1 mg L-1. Sledování aktivity Hillovy reakce je tedy velmi vhodným ukazatelem kontaminace rostlin PAHs již vevelmi nízkých koncentracích.

Abstract:

Terrestrial and aquatic ecosystems are affected by a number of toxic compounds including polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Many of PAHs and their derivates, especially epoxides, are highly toxic, mutagenic and/or carcinogenic to living systems including humans. Plants, as a dominant biotic component of terrestrial ecosystems take up and accumulate substantial portion of these compounds from the environment. The effects of PAH fluoranthene (FLT) and photomodified fluoranthene (phFLT) on the germination, the growth of plants and on the primary processes of photosynthesis (chlorophyll fluorescence parameters, Hill reaction activity) in pea plants (Pisum sativum L., cv. Garde) was investigated. Significant decrease of the number of germinating seeds was observed even under low concentrations of both FLT and phFLT (0,01 mg L-1). The results also demonstrate that both forms of FLT caused significant reduction of root and shoot length in concentration of 1 mg L-1. Changes in the parameters of induced chlorophyll fluorescence and in Hill reaction activity demonstrated the effect of studied compounds on the primary processes of processes of photosynthesis.Measurements were done on a suspension of chloroplasts isolated from pea plants.Significant increase of basal chlorophyll fluorescence (F0) value and decrease of parameters FV/FM and II was recorded in concentrations 0,1 a 1 mg L-1 FLT and 0,01; 0,1 and 1 mg L-1 phFLT. The activity of the Hill reaction was shown as much more sensitive marker of contamination.FLT and phFLT significantly inhibited oxygen production in concentrations 0,01 and 1 mg L-1

Kľúčové slová

Pisum sativum L., polycyklický aromatický uhlovodík, fotomodifikace, testy fytotoxicity, fluorescence chlorofylu, Hillova reakce Pisum sativum L., polycyclic aromatic hydrocarbon, photomodification, tests of phytotoxicity, chlorophyll fluorescence, Hill reaction

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 1. 10. 2007

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 29. 11. 2007

Masaryk University

Faculty of Science

Advanced ('rigorózní řízení') programme / odbor:
Biology / General Biology