Ascorbate-glutathione protective system of maize plants under nickel ions action

  • V. S. Bil’chuk Oles Honchar Dnipropetrovsk National Universitу
  • А. S. Rossikhina-Galycha Oles Honchar Dnipropetrovsk National Universitу

Abstract

Influence of nickel ions on growth reaction in maize seedlings of Orjitza 237MV hybrid and the content of low-molecular antioxidants in assimilation organs are investigated. The dependence of morphometric parameters of seedling roots and sprouts on the concentration of nickel ions is established. Considerable depression of growth and development of vegetative organs at a juvenile period occurs under long-term action of the metal in concentrations of 0.05–1.00 mM/l. The changes of reduced glutathione and ascorbic acid content under nickel ions influence are found in the leaves photosynthesizing tissue of the maize seedlings. It leads to a variation of the reducing activity in the tissues. The given fact can testify to an oxidizing stress under nickel ions effect and to participation of the low-molecular antioxidants in the plants adaptation to xenobiotics influence. Period of renewal of the glutathione and ascorbic acid metabolism in experimental samples was determined by the concentration of the nickel nitrate.

References

Бессонова В. П. Влияние тяжелых металлов на фотосинтез растений. − Д. : ДГАУ, 2006. − 208 с.

Голубер В. Н. К методике эколого-биологических исследований редких и исчезающих растений в естественных растительных сообществах // Бюллетень государственного Никитского ботанического сада. – 1982. – Вып. 47. – С. 11–16.

Гуральчук Ж. З. Механизмы устойчивости растений к тяжелым металлам // Физиология и биохимия культурных растений. – 1994. – Т. 26, № 2. – С. 107–118.

Демура Т. А. Функціонування аскорбатзалежної ланки антиоксидантного захисту проростків кукурудзи за сумісної дії іонів кадмію та нікелю / Т. А. Демура, В. М. Гришко // Фізіологія рослин: проблеми та перспективи розвитку. – У 2 т. – К. : Логос, 1999. – Т. 2. – С. 255–262.

Кулинский В. И. Биологическая роль глутатиона / В. И. Кулинский, Л. С. Колесниченко // Успехи современной биологии. – 1990. – Т. 110, вып. 1 (4). – С. 20–33.

Митева Л. П.-Е. Изменение пула глутатиона и некоторых ферментов его метаболизма в листьях и корнях растений гороха, обработанных гербицидом глифосатом / Л. П.-Е. Митева, С. В. Иванов, В. С. Алексиева // Физиология растений. – 2010. – Т. 57, № 1. – С. 139–145.

Плешков Б. П. Практикум по биохимии растений. – М. : Колос, 1968. – 183 с.

Серегин И. В. Токсическое действие и распределение никеля в корнях кукурузы / И. В. Серегин, А. Д. Кожевникова, Е. М. Казюмина // Физиология растений. – 2003. – Т. 50, № 3. – С. 793–800.

Серегин И. В. Физиологическая роль никеля и его токсическое действие на высшие растения / И. В. Серегин, А. Д. Кожевникова // Физиология растений. – 2006. – Т. 53, № 4. – С. 285–308.

Серегин И. В. Роль тканей корня и побега в транспорте и накоплении кадмия, свинца, никеля и стронция / И. В. Серегин, А. Д. Кожевникова // Физиология растений. – 2008. – Т. 55, № 1. – С. 3–26.

Чупахина Г. Н. Система аскорбиновой кислоты растений. – Калининград : Калинингр. ун-т, 1997. – 120 с.

Antioxidant capacity of sage grown on heavy metal-polluted soil / I. Stancheva, M. Geneva, M. Hristozkova et al. // Физиология растений. – 2010. – Т. 57, № 6. – С. 857–863.

Characterization of cadmium-tolerant carrot cells in response to cadmium stress / Y. O. Kim, T. Fomiko, H. Masakazu, K. Tom // Soil Sci. and Plant Nutr. – 2000. – Vol. 46, N 4. – P. 807–814. >>doi: 10.1080/00380768.2000.10409146

Das P. K. Nickel nutrition of plants: Effect of nickel on some oxidase activities during rice (Oryza sativa L.) seed germination / P. K. Das, M. Kar, D. Mishra // Z. Pflanzen-Physiol. – 1978. – Bd. 90. – S. 225–233.

Effect of heavy metals on nitrate and protein metabolism in sugar beet / S. Kevresan, N. Petrovic, M. Popovic, J. Kandrac // Biol. Plant. – 1998. – Vol. 41. – P. 235–240.

Effects of the herbicide MCPA, and the heavy metals, cadmium and nickel on the lipid composition, Mg2+-ATPase activity and fluidity of plasma membranes from rice, Oryza sativa (cv. Bahia) shoots / R. Ros, D. T. Coke, R. S. Burden, C. S. James // J. Exp. Bot. – 1990. – Vol. 41. – P. 457–462. >>doi: 10.1093/jxb/41.4.457

Ernst W. H. O. Effects of heavy metals in plants at the cellular and organismic level / W. H. O. Ernst, G. Shuurmann, B. Markert // Ecotoxycology. Ecological fundamentals. Chemical exposure and biological effect. – Heidelberg : Wiley, 1998. – P. 587–620.

Jaeschke H. Antioxidant defense mechanisms // Comprehensive Toxicology. – 2010. – Vol. 9. – P. 319–337. >>doi: 10.1016/B978-0-08-046884-6.01012-5

Khalid B. Y. Some effects of nickel toxicity on ryegrass / B. Y. Khalid, J. Tinsley // Plant Soil. – 1980. – Vol. 55. – P. 139–143. >>doi: 10.1007/BF02149717

Redox regulation of the glutathione reductase/iso-glutaredoxin system in germinating pea seed exposed to cadmium / M. Smiri, A. Chaoui, N. Rouhier et al. // Plant Science. – 2011. – Vol. 180. – P. 169–181.

Rubio M. I. Cadmium and nickel accumulation in rice plants. Effects on mineral nutrition and possible interactions of abscisic and gibberellic acids / M. I. Rubio, I. Escrig, C. Martinez-Cortina // Plant Growth Regul. – 1994. – Vol. 14. – P. 151–157. >>doi: 10.1007/BF00025217

Schickler H. Response of antioxidative enzymes to nickel and cadmium stress in hyperaccumulator plants of genus Alyssum / Н. Schickler, Н. Caspi // Physiol. Plant. – 1999. – Vol. 105. – P. 39–44. >>doi: 10.1034/j.1399-3054.1999.105107.x

Sing Gill S. Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants / S. Sing Gill, N. Tuteja // Plant Physiology and Biochemistry. – 2010. – Vol. 48. – P. 909–930.

Stresty T. V. S. Rao ultrastructural alterations in response to zinc and nickel stress in the root cekks of Pigeonpea / T. V. S. Stresty, K. V. Madhava // Environ. Exp. Bot. – 1999. – Vol. 41. – P. 3–13.

Strohm M. Regulation of glutathione synthesis in leaves of transgenic poplar (Populus tremula x P. alba) overexpressing glutathione-synthetase / М. Strohm, L. Jouanin, K. J. Kunert // The Plant J. – 1995. – Vol. 7, N 1. – P. 414–145. >>doi: 10.1046/j.1365-313X.1995.07010141.x

Published
2012-06-18
How to Cite
Bil’chuk, V. S., & Rossikhina-GalychaА. S. (2012). Ascorbate-glutathione protective system of maize plants under nickel ions action. Regulatory Mechanisms in Biosystems, 3(2), 9-14. https://doi.org/10.15421/021225