Katarzyna Malinowska*, Małgorzata Mikiciuk*, Adam Berdzik
Transkrypt
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 (mgg 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 (mgg-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