Katarzyna Malinowska*, Małgorzata Mikiciuk*, Adam Berdzik

Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych
nr
42, 2010 r.
Katarzyna Malinowska*, Małgorzata Mikiciuk*, Adam Berdzik*
ZMIANY WYBRANYCH PARAMETRÓW FIZJOLOGICZNYCH WIERZBY
WICIOWEJ (SALIX VIMINALIS L.) WYWOŁANE ZRÓŻNICOWANYM
STĘŻENIEM KADMU W PODŁOŻU
CHANGES OF SELECTED PHYSIOLOGICAL PARAMETERS
OF BASKET WILLOW (SALIX VIMINALIS L.) CAUSED BY
A DIFFERENTIATED CONCENTRATION OF CADMIUM
IN THE MEDIUM
Słowa kluczowe: bilans wodny, chlorofil, kadm, karotenoidy, wierzba wiciowa.
Key words: water balance, chlorophyll, cadmium, carotenoids, basket willow.
Two clones – Bjor and Tora – of basket willow were used in the studies. The experiment
was carried out by the aquatic cultures method. After the cuttings had rooted and the
shoots had formed, cadmium was added to the medium in the amounts of 1.4; 2.8; 28;
280 mg∙dm-3. The determination of the physiological parameters was carried out on the
7th, 14th, 21st and 28th day after the day on which the doses of cadmium were applied.
It was shown that the doses of cadmium significantly decreased the content of chlorophyll
a, b and carotenoids and the value of the index of the relative content of water in leaves
of the examined clones. It was shown that there was a significant correlation between the
concentration of cadmium and the content of chlorophyll a + b in the leaves of the examined willow clones. A clone more resistant to the stress caused by a high content of cadmium in the medium was Bjor. It was characterised by higher values of the determined
physiological parameters.
* Dr inż. Katarzyna Malinowska, dr inż. Małgorzata Mikiciuk, mgr Adam Berdzik – Zakład
Fizjologii Roślin, WKŚiR, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie;
ul. Słowackiego 17, 71-434 Szczecin; kontakt: tel. 449 63 81, e-mail: katarzyna.malinowska@
zut.edu.pl
24
Zmiany wybranych parametrów fizjologicznych wierzby wiciowej...
1. WPROWADZENIE
Wzrost poziomu kadmu w środowisku jest wynikiem gospodarczo-przemysłowej działalności człowieka. Pierwiastek ten cechuje największa wartość wskaźnika koncentracji zarówno w glebie, jak i roślinie, w porównaniu z innymi metalami [Kabata-Pendias 2000]. Reakcja roślin na stres spowodowany obecnością w środowisku metali ciężkich, w tym także
kadmu, objawia się m.in. zmianami zachodzącymi w aparacie asymilacyjnym roślin oraz
w procesach fizjologicznych [Chen, Kreeb 1990, Kabata-Pendias, Pendias 1999, Krzesłowska 2004, Pacha, Galimska-Stypa 1984].
Wierzba wiciowa (Salix viminalis L.) znajduje zastosowanie w fitoremediacji oraz fitoekstrakcji gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi, a także innymi toksycznymi związkami. Dzięki wysokim zdolnościom do akumulacji substancji szkodliwych oraz ich degradacji
wierzba wiciowa jest wykorzystywana do nasadzeń ochronnych wokół zakładów przemysłowych, składowisk odpadów oraz wzdłuż autostrad [Eltrop i in. 1991, Šottniková i in. 2003,
Szczukowski, Tworkowski. 1999, Wrzosek i in. 2008]. Warunkiem sukcesu plantacji energetycznej jest dobór właściwej odmiany lub klonu do antropogenicznie zdegradowanego obszaru. Odporność roślin na toksyczne właściwości kadmu jest bardzo zróżnicowana i zależy nie tylko od ich właściwości genetycznych, ale też fizjologicznych. Do oceny przydatności
roślin w rekultywacji terenów zdegradowanych wykorzystuje się między innymi parametry
fizjologiczne roślin.
Celem przeprowadzonych badań było określenie wpływu zróżnicowanego stężenia
kadmu (0; 1,4; 2,8; 28; 280 mg∙dm-3) na zawartość barwników asymilacyjnych (chlorofil a,
b, karotenoidy) i bilans wodny klonów wierzby wiciowej (Salix viminalis L.) Tora i Bjor, uprawianej w kulturach wodnych z pożywką Hoaglanda, oraz ocena przydatności tych klonów
w zagospodarowaniu gleb zanieczyszczonych kadmem.
2. MATERIAŁ I METODY
Badaniami objęto klony wierzby wiciowej Tora i Bjor. Zrzezy wierzby wykorzystane
w doświadczeniu zostały pobrane z plantacji Zakładu Fizjologii Roślin Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie. Materiał mateczny natomiast pochodził z plantacji w Danii, objętej certyfikatem zdrowotności. Wykonano dwie serie doświadczeń w trzech powtórzeniach w warunkach laboratoryjnych. Hodowlę wierzby wiciowej
przeprowadzono w kulturach wodnych wypełnionych 1,5-krotnie stężoną pełną pożywką
Hoaglanda o pH =5,8 (kontrola) oraz różnymi dawkami kadmu. Kadm wprowadzony został
do pożywki w formie CdCl2. W doświadczeniu uwzględniono następujące kombinacje:
1) kontrola (pożywka pełna wg Hoaglanda),
2) pożywka pełna + dawka Cd (1,4 mg∙dm-3),
3) pożywka pełna + dawka Cd (2,8 mg∙dm-3),
25
Katarzyna Malinowska, Małgorzata Mikiciuk, Adam Berdzik
4) pożywka pełna + dawka Cd (28 mg∙dm-3),
5) pożywka pełna + dawka Cd (280 mg∙dm-3).
Założone kultury wodne zawierały po cztery zrzezy wierzbowe o długości 22 cm. Po
ukorzenieniu zrzezów oraz wykształceniu pędów dodano do pożywki zróżnicowane dawki
kadmu, zgodnie z kombinacją doświadczalną.
Oznaczenia parametrów fizjologicznych wykonano w czterech terminach: w 7 (I termin), 14 (II termin), 21 (III termin) i 28 (IV termin) dniu od momentu zastosowania dawek Cd.
Zawartość barwników asymilacyjnych w liściach (chlorofil a i b, całkowity i karotenoidy)
oznaczono metodą Lichtenthalera i Welburna [1983]. Bilans wodny określano za pomocą
wskaźnika RWC (względnej zawartości wody) i WSD (deficytu wysycenia wodą) [Bandurska 1991]. Uzyskane wyniki opracowano metodą dwuczynnikowej wariancji, wykorzystując
test Tukeya na poziomie istotności NIR0,05. Za pomocą współczynnika korelacji (r) przedstawiono zależność między koncentracją kadmu w liściach a zawartością barwników asy-
milacyjnych.
3. WYNIKI I DYSKUSJA
Przeprowadzone badania wykazały istotne zmiany w badanych parametrach fizjologicznych wierzby wiciowej w warunkach skażenia pożywki kadmem.
Zawartość barwników asymilacyjnych w roślinach jest cechą charakterystyczną dla gatunków i odmian. Wpływ wielu czynników środowiskowych i antropogenicznych znacznie
modyfikuje zawartość tych barwników w roślinach (Chen, Kreeb 1990, Kozłowski i in. 2001,
Krzesłowska 2004). Stwierdzono, że wzrastające stężenie kadmu w pożywce spowodowało zmniejszenie zawartości barwników asymilacyjnych w liściach badanych klonów wierzby
wiciowej. Zaobserwowano również niekorzystny wpływ długości okresu oddziaływania dodanych dawek kadmu do pożywki na oznaczane parametry fizjologiczne.
Największa z zastosowanych dawka Cd – 280 mg∙dm-3 – spowodowała u klonu Bjor
zmniejszenie koncentracji chlorofilu a o 50,8% w 7 dniu badań do 74,6% w 28 dniu badań, u klonu Tora natomiast odpowiednio o 48,9%w 7 dniu badań, do 75,7% w 28 dniu
badań (tab. 1). Zawartość chlorofilu b w liściach klonu Bjor i Tora przy najwyższej dawce
kadmu stanowiła odpowiednio 45,7% i 31,3% w 28 dniu w stosunku do rośliny kontrolnej (tab. 1).
Skażenie pożywki kadmem spowodowało również istotne zmniejszenie zawartości
karotenoidów w liściach badanych klonów. Największe zmniejszenie zawartości w stosunku do zawartości w liściach rośliny kontrolnej tego barwnika stwierdzono w 14 dniu
badań, przy zastosowanej największej dawce kadmu – o 74,3% u klonu Bjor i o 80%
u klonu Tora w (tab. 1). Istotne zmniejszenie tego parametru uzyskano u klonu Tora uprawianego w obecności 280 mg Cd dm-3: o 70,7% w stosunku do próby kontrolnej i o 47,5%
w stosunku do I terminu badań (tab. 1). Chen i Kreeb [1990] odnotowali ponad dwukrotne
26
Zmiany wybranych parametrów fizjologicznych wierzby wiciowej...
Tabela. 1.Toksyczne oddziaływanie kadmu na zawartość barwników fotosyntetycznych u badanych klonów wierzby wiciowej
Table 1. The toxic impact of cadmium on the content of photosynthetic pigments in the examined clones of basket willow
Chlorofil a [mg∙g-1ś.m.]
(% do kontroli)
Dawka Cd
[mg∙dm-3]
0
1,4
2,8
28
280
0
1,4
2,8
28
280
0
1,4
2,8
28
280
7
3,09±0,79
(100)
2,11±0,25
(68,3)
1,75±0,16
(56,6)
1,62±0,20
(52,4)
1,52±0,32
(49,2)
0,50±0,04
(100)
0,45±0,03
(90,0)
0,42±0,01
(84,0)
0,47±0,02
(94,0)
0,29±0,01
(58,0)
0,72±0,11
(100)
0,56±0,07
(77,8)
0,39±0,02
(54,2)
0,53±0,03
(73,6)
0,31±0,01
(43,1)
termin badań (doba)
14
21
28
7
Klon Bjor – Clone Bjor
3,46±0,59 2,51±0,32 1,73±0,77 2,84±0,87
(100)
(100)
(100)
(100)
3,26±0,35 1,83±0,39 1,48±0,25 2,04±0,55
(94,2)
(72,9)
(85,5)
(71,8)
2,86±0,28 1,33±0,21 1,39±0,31 1,66±0,61
(82,6)
(52,9)
(80,3)
(58,4)
1,72±0,24 1,09±0,12 0,55±0,05 1,52±0,23
(49,7)
(43,4)
(31,8)
(53,5)
1,39±0,19 0,91±0,08 0,44±0,06 1,45±0,28
(40,2)
(36,2)
(25,4)
(51,1)
Chlorofil b [mg∙g-1ś.m.]
(% do kontroli)
0,51±0,22 0,83±0,89 0,59±0,08 0,55±0,05
(100)
(100)
(100)
(100)
0,46±0,11 0,75±0,30 0,45±0,06 0,40±0,04
(90,2)
(90,4)
(76,3)
(72,7)
0,55±0,09 0,51±0,09 0,48±0,03 0,37±0,04
(107,8)
(61,4)
(81,3)
(67,3)
0,29±0,05 0,37±0,05 0,21±0,01 0,41±0,03
(56,8)
(44,6)
(35,6)
(74,5)
0,23±0,03 0,33±0,06 0,27±0,02 0,38±0,02
(45,1)
(39,7)
(45,7)
(69,1)
Karotenoidy [mg∙g-1ś.m.]
(% do kontroli)
1,01±0,24 1,08±0,13 0,68±0,09 0,68±0,07
(100)
(100)
(100)
(100)
0,91±0,01 0,81±0,11 0,65±0,05 0,53±0,02
(90,1)
(75,0)
(95,6)
(77,9)
0,82±0,05 0,57±0,02 0,65±0,08 0,40±0,02
(81,2)
(52,8)
(95,6)
(58,8)
0,36±0,03 0,49±0,06 0,26±0,03 0,60±0,03
(35,6)
(45,4)
(38,2)
(88,2)
0,26±0,02 0,43±0,04 0,29±0,02 0,40±0,01
(25,7)
(39,8)
(42,6)
(58,8)
termin badań (doba)
14
21
28
Klon Tora – Clone Tora
3,06±0,29 2,56±0,47 1,56±0,32
(100)
(100)
(100)
2,42±0,33 1,40±0,18 1,41±0,25
(79,1)
(54,7)
(90,4)
1,94±0,19 1,06±0,12 0,87±0,14
(63,4)
(41,4)
(55,8)
1,48±0,12 0,73±0,08 0,51±0,08
(48,4)
(28,5)
(32,7)
1,19±0,09 0,62±0,10 0,38±0,03
(38,9)
(24,2)
(24,3)
0,62±0,11
(100)
0,30±0,02
(48,4)
0,39±0,03
(62,9)
0,35±0,02
(56,4)
0,20±0,01
(32,2)
0,94±0,21
(100)
0,47±0,10
(50,0)
0,41±0,05
(43,6)
0,36±0,03
(38,3)
0,20±0,02
(21,3)
0,48±0,15
(100)
0,58±0,012
(120,8)
0,29±0,05
(60,4)
0,27±0,03
(56,2)
0,15±0,02
(31,3)
0,90±0,08
(100)
0,65±0,05
(72,2)
0,43±0,04
(47,8)
0,29±0,06
(32,2)
0,18±0,02
(20,0)
1,05±0,18
(100)
0,59±0,08
(56,2)
0,50±0,04
(47,6)
0,32±0,02
(30,5)
0,32±0,01
(30,5)
0,65±0,12
(100)
0,72±0,08
(110,7)
0,43±0,04
(66,2)
0,25±0,05
(38,5)
0,19±0,02
(29,3)
zmniejszenie zawartości chlorofilu u kukurydzy pod wpływem działania metali ciężkich,
w porównaniu do kontroli. Obniżoną zawartość chlorofilu a – o 46%, chlorofilu b – o 32%
i karotenoidów – o 48% uzyskali u Lemna minor po zastosowaniu dawki kadmu 20 mg·l-1
Hou i in. [2007].
W przeprowadzonych badaniach zaobserwowano również nieznaczny wzrost chlorofilu b i karotenoidów u klonu Tora rosnącego przez 28 dni w pożywce z dodatkiem najmniejszej dawki Cd – 1,4 mg Cd dm-3. Koncentracja chlorofilu b w liściach tego klonu zwiększyła
się o 20,8%, karotenoidów natomiast o 10,7% w stosunku do koncentracji w roślinie kontrolnej (rys. 1).
27
(rys
Zaobserwowano
również
niekorzystny
wpływ
długości
okresu
oddziaływa
(rys
1).1).
Zaobserwowano
również
niekorzystny
wpływ
długości
okresu
oddziaływani
dawek
kadmu
pożywki
oznaczane
parametry
fizjologiczne.
dawek
kadmu
dodo
pożywki
na na
oznaczane
parametry
fizjologiczne.
Katarzyna Malinowska, Małgorzata Mikiciuk, Adam Berdzik
3
3
0,7
0,7
2,5
2,5
0,6
0,6
0,5
0,5
0,4
0,4
0,3
0,3
0,2
0,2
0,1
0,1
0
0
0
2
1,5
1,5
1
1
0,5
0,5
0
0
0
Bjor
Tora Tora
0 1.4
1.4 2.8
2.8 28
28 280
chlorofil b
[mg·g-1 ś.m.]
chlorofil b
[mg·g-1 ś.m.]
chlorofil a
[mg·g-1 ś.m.]
chlorofil a
[mg·g-1 ś.m.]
2
Bjor
280
NIR 0,05
NIR 0,05
Bjor
Bjor
Tora Tora
0 1.4
1.4 2.8
2.8 28
28 280
280
NIR 0,05
NIR 0,05
-3]
-3]
Cd [mg·dm
dawkadawka
Cd [mg·dm
-3]
-3]
Cd [mg·dm
dawkadawka
Cd [mg·dm
dla dawka
x klon
– LSD
for dose
x clone
NIRNIR
dla dawka
x klon
– LSD
for dose
x clone
0,050,05
0,05 0,05
3
2,5
2,5
2
2
1,5
1,5
1
1
0,5
0,5
0
0
0
Bjor
Bjor
Tora Tora
0 1.4
1.4 2.8
2.8 28
28 280
1
1
0,8
0,8
karotenoidy
[mg·g-1 ś.m.]
karotenoidy
[mg·g-1 ś.m.]
3,5
3
chlorofil a+b
[mg·g-1 ś.m.]
chlorofil a+b
[mg·g-1 ś.m.]
3,5
280
NIR 0,05
NIR 0,05
0,6
0,6
0,4
0,4
0,2
0,2
0
0
0
Bjor
Bjor
Tora Tora
0 1.4
-3]
-3]
Cd [mg·dm
dawkadawka
Cd [mg·dm
1.4 2.8
2.8 28
28 280
280
NIR 0,05
NIR 0,05
-3]
-3]
Cd [mg·dm
dawkadawka
Cd [mg·dm
Rys. 1.Średnia zawartość barwników fotosyntetycznych (mg ∙ g-1 ś.m.) w liściach badanych klo-1 -1
nów wierzby wiciowej w zależności od dawki kadmu w pożywce
św.m.)
liści
Rys.
Średnia
zawartość
barwników
fotosyntetycznych
(mg
ww
liściach
Rys.
1. 1.
Średnia
zawartość
barwników
fotosyntetycznych
(mg
· g· gśw.m.)
Fig. 1.klonów
Anklonów
average
content
of
photosynthetic
pigments
(mg
∙
g
of
fresh
matter)
in
the
leaves
of
wierzby
wiciowej
zależności
dawki
kadmu
pożywce
wierzby
wiciowej
ww
zależności
odod
dawki
kadmu
ww
pożywce
-1 -1
examined clones of basket willow in relation to the cadmium dose in the medium
fresh
matter)
Fig.
average
content
photosynthetic
pigments
(mg
fresh
matter)
in
Fig.
1. 1.
AnAn
average
content
of of
photosynthetic
pigments
(mg
· g· gof of
examined
clones
basket
willow
relation
cadmium
dose
of of
examined
clones
of of
basket
willow
in in
relation
to to
thethe
cadmium
dose
in in
theth
-1
Zwiększoną ilość chlorofilu b u rozchodnika, uzyskali po zastosowaniu dawki kadmu
w ilości 10-4 M Zhou i Qiu [2005]. Badania przeprowadzone przez Nikolić i in. [2008] wykazały u topoli rosnącej w środowisku o koncentracji kadmu 10-4 M Cd zwiększenie się zawartości chlorofilu b o 49%, a karotenoidów o 10% w stosunku do zawartości tych barwników
w roślinie kontrolnej.
Na podstawie wartości współczynnika korelacji stwierdzono ujemną istotną zależność korelacyjną między zawartością barwników fotosyntetycznych (chlorofilu a+b i karotenoidów) a koncentracją kadmu w liściach badanych klonów wierzby (rys. 2). Łukasik i in.
[2004] oraz Malinowska [2006] w swoich badaniach stwierdzili ujemną istotną korelację pomiędzy zawartością kadmu a zawartością chlorofilu a+b w liściach. Kadm przez kumulację
w chloroplastach niszczy strukturę tych organelli i w następstwie hamuje syntezę barwników fotosyntetycznych [Romero-Puertas i in. 2004, Sandalio i in. 2001, Weigel 1985]. Może
powodować także uszkodzenie błon chloroplastów oraz tylakoidów, przez zwiększoną produkcję wolnych rodników [Halliwell, Gutteridge 1984].
28
korelacyjną
między
zawartością
barwników
fotosyntetycznych
(chlorofilu
a+b
karotenoidów)
a koncentracją
kadmu wfizjologicznych
liściach badanych
Zmiany
wybranych parametrów
wierzby klonów
wiciowej...wierzby (rys. 2).
A - BJOR
B - BJOR
y = 3,0985 - 0,0216 * x
y = 0,76972 - 0,0056 * x
r = - 0,9030*
r = - 0,9046*
1,0
3,2
zawartość karotenoidów
zawartość chlorofilu a+b
4,0
2,4
1,6
0,8
0,0
0
20
40
60
80
20
40
60
C - TORA
D - TORA
y = 0,76546 - 0,0056 * x
r = - 0,8920*
1,0
1,6
0,8
40
60
80
zawartość Cd [mg∙kg-1 s.m.]
100
120
80
100
zawartość Cd [mg∙kg-1 s.m.]
zawartość karotenoidów
zawartość chlorofilu a+b
0
r = - 0,9236*
2,4
20
0,2
95% p.ufnośc i
3,2
0
0,4
y = 3,0621 - 0,0245 * x
4,0
0,0
0,6
0,0
100
zawartość Cd [mg∙kg-1 s.m.]
0,8
95% p.ufnośc i
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
20
95% p.ufnośc i
40
60
80
zawartość Cd [mg∙kg-1 s.m.]
100
120
95% p.ufnośc i
Rys. 2.Korelacje między zawartością barwników fotosyntetycznych w mg·g-1 św.m. a zawartością kadmu w liściach klonu Bjor (rys. A, B) oraz klonu Tora (rys. C, D)
-1
Rys.2.
Korelacje between
między the
zawartością
barwników pigments
fotosyntetycznych
(mgg
św.m.)
Fig. 2. Correlation
content of photosynthetic
(mg·g-1 of fresh
matter)
and
kadmu
w liściach
(rys.
A(Fig.
i B)A,oraz
klonu
Tora
i D)
the content
of cadmium
in the klonu
leaves Bjor
of clone
Bjor
B) and
clone
Tora(rys.
(Fig.CC,D)
a zawarto
Fig. 2. Correlation between the content of photosynthetic pigments (mgg-1 of fresh matter) and
content of cadmium in the leaves of clone Bjor (Fig. A,B) and clone Tora (Fig. C,D
Wskaźnikiem zmian bilansu wodnego w roślinie jest m.in. wskaźnik względnej zawartości wody RWC i deficyt wysycenia wodą WSD. Wskaźnik względnej zawartości wody
w tkankach kształtował się w granicach 85,1 – 60,1% u klonu Bjor (rys. 3) oraz 86,3 –
58,8% u klonu Tora (rys. 4). Zwiększanie dawki kadmu spowodowało zmniejszenie zawartości wody w liściach badanych klonów. Największe zmniejszenie wskaźnika względnej zawartości wody, o 25% u Bjor i o 27,5% u Tora, w stosunku do roślin kontrolnych (rys. 3 i 4)
zaobserwowano po zastosowaniu największej dawki kadmu.
Obserwowane zmiany intensywności badanych parametrów fizjologicznych mogą być
w niekorzystnych warunkach efektem zarówno stresu, jak i mechanizmów naprawczych
[Starck 2002]. Uzyskane wyniki badanych parametrów fizjologicznych mogą być przydatne
do oceny odporności badanych klonów wierzby na stres wywołany kadmem i ich przydatności w rekultywacji terenów antropogenicznie zdegradowanych. Klon Bjor wierzby wiciowej cechowały większe wartości oznaczanych parametrów fizjologicznych, co sugeruje, że
wykazuje także większą tolerancję na stres wywołany dużą zawartością kadmu w podłożu.
29
C - Bjor (II da
Katarzyna Malinowska, Małgorzata
Berdzik
B -Mikiciuk,
BJOR (I dawAdam
ka
B -Cd)
BJOR
(I daw ka Cd)
A - BJOR (kontrola)
A - BJOR (kontrola)
14,9
14,9
RWC
19,5
RWC
WSD
RWC
19,5
20,5
RWC
WSD
WSD
WSD
C - Bjor (II da
B - BJOR (I daw ka Cd)80,5
C - Bjor (II daw ka Cd)
85,1
80,5
C - Bjor (II daw ka Cd)
B - BJOR (I daw ka Cd)
A - BJOR (kontrola)
B - BJOR (I daw 85,1
ka Cd)
ntrola)A - BJOR (kontrola)14,9
19,5
14,9
RWC
RWC
RWC
19,5
WSD
WSD
85,1
80,5
28,6
RWC
39,9
WSD
79,5
RWC
WSD
60,1
60,1
RWC
RWC
39,9
RWC
WSD
39,9
RWC
WSD
RWC
WSD
79,5
RWC
RWC
WSD
RWC
RWC
E - BJOR (IV dawEka)
- BJOR (IV daw ka)
RWC
D - BJOR (III daw ka) 71,4
71,4
E - BJOR (IV daw ka)
D - BJOR (III daw ka)
E - BJOR (IV daw ka)
daw ka)
E - BJOR (IV daw ka)
28,6
20,5
20,5
WSD
WSD
80,5
80,5
28,6
20,5
WSD
D - BJOR (III dawDka)
- BJOR (III daw ka)
28,6
RWC
RWC
RWC
WSD
85,1
85,1
19,5
WSD
WSD
39,9wodne (%) wierzby wiciowej – klonu Bjor, w zależności od dawki kadmu w poRys. 3.Wskaźniki
WSD
WSD
żywce
39,9
WSD
71,4
71,4
WSD
60,1
60,1
60,1
Fig. 3. Water indices (%) of basket willow – clone Bjor, in relation to the cadmium dose in the
71,4
medium
Rys. 3. Wskaźniki
wodne (%)wodne
wierzby
klonu Bjor
w zależności
od dawk
Rys. 3. Wskaźniki
(%)wiciowej
wierzby –wiciowej
– klonu
Bjor w zależnośc
pożywce pożywce
C - TORA (
A - TORA (kontrola)
- TORA
A - TORA (kontrola)
- TORA (I B
daw
ka Cd)(I daw ka Cd)
Fig. 3. Water
(%)
of basket
– Bclone
Bjor
in relation
the cadmium
Fig.indices
3. Water
indices
(%) willow
of basket
willow
– clone
Bjor intorelation
to the cd
13,7
13,7
RWC
RWC
WSD
WSD
17,7
17,7
RWC
RWC
WSD
WSD
21,1
2
Rys. 3. wodne
Wskaźniki wierzby
wodne (%) wierzby– wiciowej
klonu
Bjor wod
zależności
od dawk
3. wodne
Wskaźniki
klonu
Bjor– w
zależności
dawki
ki
(%) wierzby(%)
wiciowej – wiciowej
klonu Bjor w
zależności
od
dawki kadmu
w kadmu w
C Cd)
- TORA (II dawC
ka- Cd)
pożywce
TORA (II daw ka
A - TORA (kontrola)
A - TORA (kontrola) B - TORA (I daw kaBCd)
- TORA (I daw B
ka-Cd)
TORA (I daw ka Cd) C - TORA (II daw ka
pożywce
eORA (kontrola)
Fig. 3. Water
indices
(%)
of basket
willow
clone
Bjortointhe
relation
to thedose
cadmium
d
3. Water
(%)willow
of basket
willow
clone
Bjor–toin
relation
cadmium
in the m
dices
(%) indices
of basket
– clone
Bjor– in
relation
the
cadmium
dose
in the medium
13,7
RWC
WSD
RWC
RWC
17,7
WSD
WSD
86,3
86,3
17,7
RWC
17,7
WSD
24,7
WSD
WSD
RWC
WSD
24,7
RWC
WSD
RWC
RWC
WSD
WSD
RWC
41,2
WSD
41,2
RWC
21,1
RWC
WSD
WSD
82,3
78,9
41,2
41,2
RWC
RWC
WSD
WSD
58,8
E -Cd)
TORA (IV daw
Cd) (IV daw ka Cd)
E ka
- TORA
D Cd)
- TORA (III dawDka- Cd)
TORA (III daw ka Cd)
E - TORA (IV daw ka
A (III daw ka
75,3
75,3
24,7
21,1
78,9
E daw
- TORA
(IV daw ka Cd)
E - TORA (IV
ka Cd)
- TORA
(III daw ka Cd)
D - TORA (IIIDdaw
ka Cd)
24,7
RWC
21,1
RWC
82,3
82,3
86,3
82,3
82,3
86,3
86,3
13,7
RWC
RWC
RWC
WSD 41,2
WSD
WSD
58,8
58,8 w zależności
58,8 od dawki kadmu w poRys. 4.Wskaźniki wodne (%) wierzby wiciowej
58,8 – klonu Tora,
75,3
75,3
żywce
75,3
Fig. 4. Water indices (%) of basket willow – clone Tora, in relation to the cadmium dose in the
4. Wskaźniki
(%) wierzby
wiciowej
klonuwTora
w zależności
Rys.medium
4.Rys.
Wskaźniki
wodne wodne
(%) wierzby
wiciowej
– klonu–Tora
zależności
od daw
pożywce
pożywce
Fig.
4. Water
of basket
cloneinTora
in relation
Fig.
4.
Water
indicesindices
(%) of(%)
basket
willowwillow
– clone– Tora
relation
to the to
ca
30
medium
medium
Rys.
4. Wskaźniki
wodne
(%)
wierzby
– klonu
Tora
w zależności
od dawki
kadmu
wk
Rys. 4.(%)
Wskaźniki
wodne
(%)–wiciowej
wierzby
wiciowej
– klonu
w zależności
dawki
kaźniki
wodne
wierzby
wiciowej
klonu Tora
w zależności
odTora
dawki
kadmu
w od
ywce pożywce pożywce
Zmiany wybranych parametrów fizjologicznych wierzby wiciowej...
4. WNIOSKI
1. Stwierdzono zmniejszenie zawartości barwników asymilacyjnych w liściach klonów Bjor
i Tora w 28 dniu badań po zastosowaniu dawki kadmu 2,8; 28; 280 mg∙dm-3 w stosunku
do zawartości tych barwników w roślinie kontrolnej.
2. Wykazano istotną zależność korelacyjną między koncentracją kadmu a zawartością
chlorofilu a+b w liściach badanych klonów wierzby.
3. Zwiększenie dawki kadmu powodowało zmniejszenie wartości wskaźnika względnej
zawartości wody w liściach badanych klonów wierzby wiciowej.
4. Klon wierzby Bjor wykazywał większą tolerancję na stres spowodowany dużą zawartością kadmu w podłożu.
Piśmiennictwo
BANDURSKA H. 1991. The effect of proline on nitra te reductase activity in water – stressed
baryle leaves. Acta Physiol.Plant. 1: 3–11.
CHEN T., KREEB H.K. 1990. Investigation of combined effects of Pb, NaCl and water deficit on Zea mays L. In: (ed.) Boháč J. Proceedings of the VI international conference –
Bioindicatores Deteriorisationis Regionis. Institute of Landscape Ecology CAS, České
Budĕjovice: 348–356.
DAS P., SAMANTARAY S., ROUT R. 1998. Studiem on cadmium toxicity in plants. Environ.
Pollut. 98(1): 29–36.
ELTOP L., BRON G., JOACHIM O., BRINKMANN K. 1991. Lead tolerance of Betula and
Salix in themining area of mechernich. Plant and Soil. 131: 275–285.
HALLIWELL B., GUTTERIDGE J.M.C. 1984. Oxygen toxicity, oxygen radicals, transition
metals and disease. Biochem. J. 219: 1–14.
HOU W., CHEN X., SONG G., WANG Q. CHANG CH. 2007. Effects of copper and cadmium on heavy metal polluted waterbody restoration by duckweed (Lemna minor). Plant
Physiology and Biochemistry 45: 62–69.
KABATA-PENDIAS A. 2000. Biogeochemia kadmu. Kadm w środowisku – problemy ekologiczne i metodyczne. Zesz. Nauk. PAN „Człowiek i Środowisko”. 26: 17–24.
KABATA-PENDIAS A., PENDIAS H. 1999. Biogeochemia pierwiastków śladowych. PWN,
Warszawa.
KOZŁOWSKI S., GOLIŃSKI P., GOLIŃSKA B. 2001. Barwniki chlorofilowe jako wskaźniki
wartości użytkowej gatunków i odmian traw. Zesz. Prob. Post. Nauk Rol. 474: 215–223.
KRZESŁOWSKA M. 2004. Metale śladowe. W: Komórki roślinne w warunkach stresu, t. I,
cz. II (red. Woźny A., Przybył K.). Wyd. Nauk. UAM, Poznań: 103–164.
LICHTENTHALER H.K., WELLBURN A.R. 1983. Determinations of total carotenoids and
chlorophyll a and b of lear exracts in different solvents. Bioch. Soc. Trans. 11: 591–592.
31
Katarzyna Malinowska, Małgorzata Mikiciuk, Adam Berdzik
ŁUKASIK I., PALOWSKI B., CIEPAŁ R. 2004. Correlation between heavy metals contents
and chlorophyll pigments concentration in plant tissues around Power plant „Elektrownia Jaworzyno SA” 11(2-3), 201–208.
MALINOWSKA K. 2006. Relationship of the content of heavy metals and the number of assimilation dyes in the leaves of Norway maple (Acer platanoides L.) in the area of Gdynia. Ecol. Chem. and Engin. 13(6), 547–552.
NIKOLIĆ N., KOJIĆ D., PILIPOVIĆ A., PAJEVIĆ S., KRSTIĆ B., BORIŠEV M., ORLOVIĆ
S. 2008. Responses of hybrid poplar to cadmium stress: photosynthetic characteristics, cadmium and praline accumulation and antioxidant enzyme activity. Acta Biologica
Cracoviensia, Series Botanica 50/2: 95–103.
PACHA J., GALIMSKA-STYPA R. 1984. Właściwości mutagenne wybranych związków kadmu, cynku, miedzi i ołowiu. Acta Biol. Sile. 15: 20–27.
ROMERO-PUERTAS M.C., RODRIGUEZ-SERRANO M., CORPAS F.J. 2004. Cadmiuminduced subcellular accumulation of O2- and H2O2 in pea leaves. Plant Cell Environ. 27:
1122–1134.
SANDALIO L.M., DALURZO H.C., GOMEZ M. 2001. Cadmium-induced changes in the
growth and oxidative metabolism of pea plants. J. Exp. Bot. 52: 2115–2126.
ŠOTTNIKOVÁ A., LUNÁČKOVÁ L., MASAROVIČOVÁ E., LUX A., STREŠKO V. 2003.
Changes in the rooting and growth of willows and populars induced by cadmium. Biologia Plantarum. 46(1): 129–131.
STARCK Z. 2002. Mechanizmy integracji procesów fotosyntezy i dystrybucji biomasy w niekorzystnych warunkach środowiska. Zesz. Prob. Post. Nauk Rol. 481:113–123.
SZCZUKOWSKI S., TWORKOWSKI J. 1999. Gospodarcze i przyrodnicze znaczenie krzewiastych wierzb Salix sp. Zesz. Prob. Post. Nauk Rol. 486: 69–77.
WEIGEL H.J. 1985. Inhibition of photosynthetic reaction of isolated spinach chloroplasts by
cadmium. J. Plant Physiol. 119: 179–189.
WRZOSEK J., GAWROŃSKI S., GWOREK B. 2008. Zastosowanie roślin energetycznych
w technologii fitoremediacji. Ochr. Środ. i Zas. Natur. 37: 139–151.
ZHOU W., QIU B. 2005. Effects of cadmium hyperacumulation on physiological characteristics of Sedum alfredii Hance (Crassulaceae). Plant Science 169: 737–745.
32