The effect of pre-incubation of Allium cepa L. roots in the ATH-rich extract on Pb uptake and localization

The positive influence of anthocyanin (ATH) on toxic metal-treated plant material is well documented; however, it is still not explained if it is caused by changes in element absorption and distribution. Therefore, detailed analysis of the effect of the ATH-rich extract from red cabbage leaves on Pb uptake and localization at morphological, anatomical and ultrastructural level was the goal of this study. Two-day-old adventitious roots of Allium cepa L. (cv. Polanowska) were treated for 2 h with the aqueous solution of Pb(NO3)2 at the concentration of 100 μM with or without preliminary incubation in the anthocyanin-rich extract from Brassica oleracea L. var. capitata rubra leaves (250 μM, 3 h). The red cabbage extract did not change the total Pb uptake but it enhanced the translocation of accumulated metal from roots to shoots. Within the pretreated roots, more Pb was deposited in their basal part and definitely smaller amount of the metal was bound in the apoplast of the outer layers of cortex cells. The ultrastructural analysis (transmission electron microscopy and X-ray microanalysis) revealed that the ATH-rich extract lowered the number of Pb deposits in intracellular spaces, cell wall and cytoplasm of root meristematic cells as well as in such organelles important to cell metabolism as mitochondria, plastids and nucleus. The Pb deposits were preferably localised in those vacuoles where ATH also occurred. This sequestration of Pb in vacuoles is probably responsible for reduction of metal cytotoxicity and consequently could lead to better plant growth.This work was supported by the grant of the University of Lodz, no. 505/04038

Selenite is more efficient than selenate in alleviation of salt stress in lettuce plants

Abstract There is increasing evidence showing that low selenium (Se) concentrations may increase tolerance of crop plants to several environmental stresses. The aim of this study was to compare the influence of two chemical forms of Se (selenite or selenate) at different concentrations (2 or 6 μM) on the resistance of butterhead lettuce (Lactuca sativa L. var. capitata) cv. Justyna to NaCl-induced stress (40 mM NaCl). Plant growth was negatively affected by salinity, but the level of photosynthetic pigments was not reduced. Se application at a concentration of 2 μM significantly improved the growth of salt-stressed plants, but selenite was much more effective than selenate in enhancing salt-tolerance of lettuce. The growth-promoting effect of Se was also noted at 6 μM of selenite, but did not appear at 6 μM of selenate. The beneficial effect of Se in salt-stressed lettuce could be due to antioxidative activity of Se, root system growth stimulation, and/or increase in photosynthetic pigment concentration after Se supplementation; however, it was not related to either increase in proline accumulation or reduction in foliar Na+ or Cl− concentration. These results imply that Se application, especially in the form of selenite, can enhance antioxidant defense of lettuce under salt stress, and Se supplementation may be recommended for areas of lettuce cultivation with excessive salt accumulation.</jats:p

Wplyw selenu na zawartosc wybranych makroelementow w roslinach kukurydzy

Selenium is an essential element for humans, animals and some species of microorganisms. In higher plants, however, the role of selenium is still unclear. Because selenium enrichment may influence the nutrient balance of plants, a study was done to test the effects of selenite-Se (Na2SeO3⋅5H2O) on selected macronutrients content in maize (Zea mays L. var. saccharata Kcke. cv. Złota Karłowa) seedlings. Plants were grown in Hoagland I nutrient solution (pH 6,2) amended with selenite at 0 (control), 5, 25, 50 and 100 μmol⋅dm-3 for 14 days. The dry weight of the shoots was then analyzed for phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca) and magnesium (Mg) content. Phosphorus and calcium content increased, while potassium content decreased with increasing selenium treatments. No significant differences were found for magnesium level. Plant growth was affected by excessive selenium concentration. At low concentration (5 μmol⋅dm-3), selenium tended to stimulate the plant growth and the root elongation but at higher concentrations (50 and 100 μmol⋅dm-3) the dry mass accumulation and root tolerance index severely decreased. The study revealed that disturbances of growth and reduction of plant’s biomass at the presence of high selenium concentrations in the nutrient solution may have resulted from the disturbance of mineral balance of plants, namely accumulation of large amounts of calcium and phosphorus in shoot tissues.Selen jest pierwiastkiem niezbędnym dla ludzi, zwierząt oraz niektórych mikroorganizmów, jednak jego rola w roślinach wyższych nie jest w pełni poznana. Ponieważ wzbogacenie podłoża w selen może wpływać na równowagę mineralną roślin, przeprowadzono badania dotyczące wpływu selenu w formie seleninu (Na2SeO3·5H2O) na zawartość wybranych makroelementów w siewkach kukurydzy (Zea mays L. var. saccharata Kcke. cv. Złota Karłowa). Rośliny rosły przez 14 dni w pożywce Hoaglanda I (pH 6,2) wzbogaconej w selen, który stosowano w następujących stężeniach: 0 (kontrola), 5, 25, 50 i 100 µmol·dm-3. Po tym czasie w suchej masie organów nadziemnych analizowano zawartość fosforu (P), magnezu (Mg), potasu (K) i wapnia (Ca). Stwierdzono, że wraz ze wzrostem stężenia selenu w pożywce, w organach nadziemnych roślin wzrastała zawartość fosforu i wapnia, malała zaś zawartość potasu. Nie wykazano istotnych różnic w zawartości magnezu. Wprowadzenie do podłoża selenu wpływało również na wzrost roślin. Stwierdzono, że selen w niskim stężeniu (5 µmol·dm-3) stymulował wzrost siewek oraz elongację systemu korzeniowego, ale w jego wyższych stężeniach tego pierwiastka (50 i 100 µmol·dm-3) akumulacja biomasy oraz indeks tolerancji korzenia drastycznie malały. Z przeprowadzonych badań wynika, że zaburzenia wzrostu oraz redukcja biomasy roślin w obecności wysokich stężeń selenu w podłożu może być związana z zakłóceniem równowagi mineralnej roślin, a zwłaszcza z gromadzeniem w tkankach pędów znacznej ilości wapnia i fosforu

Wybrane właściwości antyoksydacyjne biofortyfikowanych selenem kiełków lucerny, rzodkiewki oraz gorczycy białej

The aim of this study was to evaluate the effect of application of two mineral selenium forms (selenite Se4+ or selenate Se6+) on the accumulation of this element by alfalfa (Medicago sativa), radish (Raphanus sativus var. sativus), and white mustard (Sinapis alba) at early stages of plant development for biofortification of sprouts with selenium, and the impact of this process on selected phytochemical traits. For this purpose, selenium-biofortified sprouts were analyzed for the contents of l-ascorbic acid and anthocyanin as well as their antioxidant activity. Additionally, the concentration of selenium in the biomass was determined. It was demonstrated that the application of selenium contributed to increased bioaccumulation of the element in the sprouts, constituting an effective method for the production of selenium-biofortified food. Selenate was accumulated less efficiently than was selenite. It was found that a concentration of 20 µmol L−1 Se in the form of both selenate and selenite was an optimal dose for enrichment of the sprouts with this element. Biofortification of the experimental species with selenium (20 µmol L−1) generally increased accumulation of anthocyanins but did not significantly alter the level of l-ascorbic acid and free radical scavenging activity. Therefore, it seems that consumption of selenium-biofortified sprouts can be an effective way to supplement low-selenium diets with this element.Celem pracy była ocena wpływu dwóch mineralnych form selenu (seleninu – Se4+ lub selenianu – Se6+) na akumulację tego pierwiastka przez lucernę (Medicago sativa), rzodkiewkę (Raphanus sativus var. sativus) oraz gorczycę białą (Sinapis alba) na etapie wczesnych faz rozwoju roślin w aspekcie biofortyfikacji kiełków selenem oraz wpływu tego procesu na wybrane cechy fito-chemiczne. W tym celu w biofortyfikowanych selenem kiełkach określono zawartość kwasu l-askorbinowego, antocyjanów jak również ich aktywność antyoksydacyjną. Ponadto oznaczono stężenie selenu w biomasie. Wykazano, że aplikacja selenu powodowała jego zwiększoną bioakumulację w kiełkach, stanowiąc efektywny sposób wytwarzania żywności biofortyfikowanej selenem. Selenian był akumulowany mniej efektywnie niż selenin. Stwierdzono, że optymalne dla wzbogacenia kiełków w selen jest stężenie 20 μmol L−1 Se, zarówno w odniesieniu do selenianu jak i seleninu. Biofortyfikacja badanych gatunków selenem (20 μmol L−1) na ogół wywoływała wzrost akumulacji antocyjanów, bez istotnych wahań poziomu kwasu l-askorbinowego oraz zmian aktywności przeciwutleniającej. Dlatego wydaje się, że spożycie biofortyfikowanych selenem kiełków może być skutecznym sposobem uzupełniania diety ubogiej w ten pierwiastek

Reakcja sałaty na światło fluorescencyjne i światło led na tle zróżnicowanego żywienia roślin azotem

In two successive pot experiments with lettuce cv. ‘Królowa Majowych’, conducted in a phytotron, this study investigated the effect of cool white fluorescent light (FRS) at a PPFD 200 ȝmol·m-2·s -1 and red-blue LED light at a PPFD of 200 and 800 ȝmol·m-2·s -1 on photosynthesis, yield, leaf area, SLA, and the content of photosynthetic pigments, total N and nitrates. Experimental plants were grown in sphagnum peat supplemented with full-strength Hoagland’s solution at the beginning of the experiment. 10 days after plants were pricked out, 4 experimental series were made which differed in the form of N supplied to the growing medium at a rate of 420 mg (2N): 1) Hoagland’s solution (control); 2) Hoagl + 2N-NO3; 3) Hoagl + 2N-NH4; 4) Hoagl + 2N-NH4/NO3. The obtained results showed that the lettuce leaf yield under FRS light was distinctly higher than under LED light at a PPFD of 200, and in particular at 800 ȝmol·m-2·s -1. Besides, the leaves grown under FRS light showed a significantly thinner leaf blade (SLA) and a lower content of photosynthetic pigments, total N and nitrates. The photosynthetic rate was higher under LED light relative to FRS light. Different nutrition of plants with N-NO3, N-NH4 and N-NH4/NO3 had a similar effect on the yield and analysed traits of lettuce leaves, regardless of the type of light and the level of irradiation with LED light. LED lamps seem to be a very promising light source for plants, but they require further research on how to adapt the spectral distribution of light to their requirements.W dwu kolejnych doświadczeniach wazonowych prowadzonych w fitotronie z sałatą odm. Królowa Majowych badano wpływ zimno-białego światła fluorescencyjnego (FRS) przy PPFD 200 ȝmol·m-2·s -1 i światła LED o barwie czerwono-niebieskiej przy PPFD 200 i 800 ȝmol·m-2·s -1 na przebieg fotosyntezy, plon, powierzchnię liści, SLA, zawartość barwników asymilacyjnych, N-ogólnego i azotanów. Rośliny doświadczalne rosły w torfie wysokim zasilonym na początku doświadczenia pożywką Hoaglanda o pojedynczej koncentracji. Po 10 dniach od zapikowania roślin utworzono 4 serie doświadczalne różniące się formą N dodanego do podłoża w dawce 420 mg (2N): 1) pożywka Hoaglanda (kontrola), 2) Hoagl + 2N-NO3, 3) Hoagl + 2N-NH4, 4) Hoagl + 2N-NH4/NO3. Uzyskane wyniki wykazały, że plon liści sałaty przy świetle FRS był wyraźnie wyższy niż przy świetle LED o PPFD 200, a zwłaszcza 800 ȝmol·m-2·s -1. Liście spod światła FRS wykazywały istotnie cieńszą blaszkę liściową (SLA), niższą zawartość barwników, N- ogólnego i azotanów. Fotosynteza przebiegała intensywniej w świetle LED niż FRS. Zróżnicowane żywienie roślin N-NO3, N-NH4 i N-NH4/NO3 wywierało zbliżony wpływ na plonowanie i analizowane cechy liści niezależnie od rodzaju światła i poziomu napromienienia światłem LED. Lampy LED wydają się być obiecującym źródłem światła dla roślin, ale wymaga to jednak dalszych badań dotyczących dostosowania rozkładu spektralnego światła do ich wymagań