Root growth of the seedlings of maize cultivars Premia and Blitz exposed to 2 µM cadmium (Cd), nickel (Ni) or both metals acting simultaneously (Cd + Ni) for 72 h was significantly reduced but not ceased. The effect was more pronounced in the seedlings of the cv. Blitz. The heavy metals (HMs) contents increased significantly in the roots. Simultaneous application of metals had an antagonistic effect on either Cd or Ni uptake in Premia but not in Blitz. In control roots the contents of ascorbic acid (AsA) and dehydroascorbic acid (DHA) were lower and gluthatione (GSH) content was higher in Premia than in Blitz. A decrease of AsA content was induced by all metal treatments in Premia but only by Cd + Ni in Blitz while an increase was induced by single metals in this cultivar. All metal treatments increased DHA contents in both cultivars. GSH content decreased significantly in Premia treated with Cd or Cd + Ni, and in Blitz treated with Ni. Unlike the contents of AsA, DHA and GSH, the increased metal concentrations in root cells did not affect the membrane potential (EM). The changes in antioxidant contents depended on both, maize genotypes and HMs treatments. Nevertheless, the results indicated a role of antioxidative system in minimizing the effects of oxidative stress and protecting cell membranes in both maize cultivars.

Role of antioxidants in the protection against the combined effect of Cd, Zn, and Ni in wheat

No abstract

In the leaves of maize seedlings, cultivars Premia and Blitz, the relatively low 2 μmol/L concentration of cadmium (Cd), nickel (Ni), or both metals acting simultaneously (Cd +Ni) for 72 h, induced a significant metal accumulation, decrease in total K+ content, reduction of light-induced membrane electrical potential (EM) repolarisation in mesophyll cells and changes of ascorbic acid (AsA), dehydroascorbic acid (DHA) and glutathione (GSH) content. Shoot growth and the values of resting EM did not change significantly. Increased K+ leakage, from the leaves, and lipid peroxidation accompanied by increase of TBA-reactive substances (TBARS) were found only in cv. Blitz exposed to Cd + Ni. This indicates a capability of high leaf-cell anti-oxidant pool to ameliorate the toxic effects on plasma membrane of single ions in both cultivars, and of Cd + Ni only in cv. Premia. The decreased total content of K+ in leaves in all variants indicated repressing the K+ uptake and/or distribution to the shoots. Under anoxia, the magnitude of the repolarisation obtained after switching on the light was smaller in Cd-treated cultivar Premia than in the controls, and this also occurred in Ni- and Cd + Ni-treated cultivar Blitz.

It is shown that for a maize the most effective protector of cadmium and nickel influence was zeastimulin, for a pea – agrostimulin.A protective function of emistim C for both cultures was insignificant. It is set that zeastimulin is influential in the increased metals absorption of a root system, however substantially (on 15% for a nickel and twice for a cadmium) reduces their translocation to above-ground part of plants. Previous treatment of pea seed by agristimulin also intensified the accumulation of nickel roots on 60% and did not influence on cadmium absorption and toxicants translocation to tissues of assimilatory organs. The protector role of growth regulators to cadmium and nickel joint influence shows up in the increase of ascorbic acid maintenance in the roots cells of both species to 34%, where as in leaves – at a maize resulted in the lowering of vitamin С amount (on 28%), but at a pea – increase on 20%.

Аскорбiнова кислота (вiтамiн С) є найбiльш поширенимантиоксидантом у рослинах. Охарактеризовано можливi шляхибiосинтезу вiтамiну С у рослин, зокрема через ГДФ-d-манозу та lгалактозу. Наведенi молекулярно-генетичнi докази, а також вiдмiнностiвiд бiосинтезу у тваринних органiзмiв. За винятком останнього етапу,який протiкає на внутрiшнiй мiтохондрiальнiй мембранi, бiосинтезаскорбату у рослин вiдбувається в цитозолi. Узагальнено лiтературнiданi щодо вмiсту аскорбiнової кислоти в тканинах i органах рiзнихсiльськогосподарських, культурних i дикорослих рослин та фактори, щона нього впливають. Проаналiзовано особливостi метаболiзму аскорбiновоїкислоти, спiввiдношення вiдновленої й окиснених ї ї форм за рiзнихфiзiологiчних станiв, а також шляхи деградацiї вiтамiну С у рослин.Розглянуто основнi функцiї аскорбiнової кислоти в рослинних органiзмах.Обговорена ї ї участь як кофактора в синтезi збагачених гiдроксипролiномглiкопротеїнiв клiтинної стiнки, роль у контролi клiтинного подiлу таросту розтягуванням, захистi вiд активних форм кисню й оксидативногостресу, фотоокислення та регенерацiї вторинних антиоксидантiв, такихяк α-токоферол, а також функцiонування як коферменту в рiзнихфiзiолого-бiохiмiчних процесах у рослин.

Досліджена динаміка змін вмісту різних форм аскорбінової кислоти та активності аскорбатпероксидази у вегетативних органах гороху, як компонентів системи антиоксидантного захисту за сумісної дії кадмію та нікелю. Встановлено, що на ранніх етапах онтогенезу важкі метали індукують зростання вмісту як аскорбінової кислоти, так і її окислених форм в коренях протягом перших 7 годин. Після 12-годинного стресу кількість аскорбату знижувалась, в той час як дегідроаскорбінової і 2,3-дікетогулонової кислот продовжувала збільшуватись. Порушення про-/антиоксидантної рівноваги також супроводжувалось підвищенням активності аскорбатпероксидази. На початку стресової дії, зумовленої сполуками кадмію і нікелю в листках не відбувалось змін активності аскорбатпероксидази, хоча 7-годинний вплив призводив до статистично достовірного підвищення активності зазначеної оксидоредуктази. За дії важких металів у низькій концентрації вміст аскорбінової кислоти в листках гороху зростав на 14%. За високого вмісту у середовищі хоча б одного з металів вже з 7 години відбувається вичерпання антиоксидантних ресурсів, про що свідчить зменшення кількості аскорбінової кислоти в асиміляційних органах. На 24 годину експерименту спостерігалось уповільнення темпів зростання активності аскорбатпероксидази, яке може бути пов'язане з недостатньою кількістю субстрату.Ключові слова: Pisum sativum L., кадмій, нікель, аскорбінова кислота, аскорбатпероксидаза Татьяна Андреевна Артюшенко, Виталий Николаевич Гришко СОВМЕСТНОЕ ВЛИЯНИЕ КАДМИЯ И НИКЕЛЯ НА ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ АСКОРБАТЗАВИСИМОГО ЗВЕНА АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ ГОРОХА Криворожский ботанический сад Национальной академии наук Украины ул. Маршака, 50, г. Кривой Рог, 50089, Украина e-mail: t-a-art@yandex.ru Исследована динамика изменения содержания различных форм аскорбиновой кислоты и активности аскорбатпероксидазы в вегетативных органах гороха, как компонентов системы антиоксидантной защиты при совместном действия кадмия и никеля. Установлено, что на ранних этапах онтогенеза тяжелые металлы индуцируют повышение содержания как аскорбиновой кислоты, так и ее окисленных форм в корнях