Challenging action of low-dose aluminium on physiological condition of Tartary Buckwheat (Fagopyrum tataricum Gaertn.) plants
Abstract
Effects of different phytotoxic concentrations of aluminium ions on morphological parameters, water status and photosynthetic pigments content as integral indicators of tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum Gaertn.) plants state were represented in the article. 50 µM aluminium additions to the growth medium led to rise of tolerance index by 11% in aerial part of buckwheat. Increasing of photosynthetic pigments content was observed: chlorophyll a by 27%, chlorophyll b by 36% and carotenoids by 15%. Against the background of significance increasing of both chlorophyll groups the ratio chla:chlb was decreased. Fixed challenging action of phytotoxic low-dose aluminium at morphological, physiological and biochemical levels were interpreted as hormesis phenomenon.
Downloads
References
Бухов Н.Г., Бондарь В.В., Дроздова И.С. Действие низкоинтенсивного синего и красного света на содержание хлорофиллов а и б и световые кривые фотосинтеза у листьев ячменя // Физиология растений. – 1998. – 45(4). – С. 507-512. / Buhov N.G., Bondar V.V., Drozdova I.S. Deystvie nizkointensivnogo sinego i krasnogo sveta na soderzhanie hlorofillov a i b i svetovyie krivyie fotosinteza u listev yachmenya // Fiziologiya rasteniy. – 1998. – 45(4). – S. 507-512.
Гавриленко В.Ф., Ладыгина М.Е., Хандобина Л.М. Большой практикум по физиологии растений. – М., 1975. – 397 с. / Gavrilenko V.F., Ladyigina M.E., Handobina L.M. Bolshoy praktikum po fiziologii rasteniy. – M., 1975. – 397 s.
Еремченко О.З, Кусакина М.Г., Лузина Е.В. Содержание пигментов в растениях Lepidium sativum в условиях хлоридно-натриевого засоления и ощелачивания // Вестник Пермского университета. Серия: Биология. – 2014. – 1. – С. 30-37. / Eremchenko O.Z, Kusakina M.G., Luzina E.V. Soderzhanie pigmentov v rasteniyah Lepidium sativum v usloviyah hloridno-natrievogo zasoleniya i oschelachivaniya // Vestnik Permskogo universiteta. Seriya: Biologiya. – 2014. – 1. – S. 30-37.
Казнина Н.М., Титов А.Ф., Лайдинен Г.Ф., Батова Ю.В. Влияние кадмия на водный обмен растений ячменя // Труды. Карельского научного центра РАН. – 2011. – 3(1). – С. 57–61. / Kaznina N.M., Titov A.F., Laydinen G.F., Batova Yu.V. Vliyanie kadmiya na vodnyiy obmen rasteniy yachmenya // Trudyi. Karelskogo nauchnogo tsentra RAN. – 2011. – 3(1). – S. 57–61.
Кобилецька М., Маленька У. Вплив саліцилової кислоти на вміст фотосинтетичних пігментів у рослинах кукурудзи за дії кадмій хлориду // Вісник Львівського університету. Серія біологічна. – 2012. – 58. – С. 300–308. / Kobylets'ka M., Malen'ka U. Vplyv salitsylovoyi kysloty na vmist fotosyntetychnykh pihmentiv u roslynakh kukurudzy za diyi kadmiy khlorydu // Visnyk L'vivs'koho universytetu. Seriya biolohichna. – 2012. – 58. – S. 300–308.
Кошкин Е.И. Физиология устойчивости сельскохозяйственных культур. – М.: «Дрофа», 2010. – 610 с. / Koshkin E.I. Fiziologiya ustoychivosti selskohozyaystvennyih kultur. – M.: «Drofa», 2010. – 610 s.
Новикова Н.Е., Фенин Д.М. Влияние морфотипа листа у гороха на показатели водного обмена, влияющие на устойчивость к засухе // Вестник ОрелГАУ. – 2011. – 3(30). – С. 13-17. / Novikova N.E., Fenin D.M. Vliyanie morfotipa lista u goroha na pokazateli vodnogo obmena, vliyayuschie na ustoychivost k zasuhe // Vestnik OrelGAU. – 2011. – 3(30). – S. 13-17.
Смірнов О.Є, Таран Н.Ю. Фітотоксичні ефекти алюмінію та механізми алюморезистентності вищих рослин // Физиология растений и генетика. – 2013. 45(4). – С. 281-289. / Smirnov O.Ye, Taran N.Yu. Fitotoksychni efekty alyuminiyu ta mekhanizmy alyumorezystentnosti vyshchykh roslyn // Fyzyolohyya rastenyy y henetyka. – 2013. 45(4). – S. 281-289.
Соханьчак Р., Лобачевська О., Бешлей С. Сезонні зміни у пігментному комплексі моху Campylopus introflexus (Hedw). Brid. на вершині відвалу шахти «Надія» // Вісник Львівського університету. Серія біологічна. – 2013. – 62. – С. 180–187. / Sokhan'chak R., Lobachevs'ka O., Beshley S. Sezonni zminy u pihmentnomu kompleksi mokhu Campylopus introflexus (Hedw). Brid. na vershyni vidvalu shakhty «Nadiya» // Visnyk L'vivs'koho universytetu. Seriya biolohichna. – 2013. – 62. – S. 180–187.
Calabrese E.J., Blain R. The occurrence of hormetic dose responses in the toxicological literature, the hormesis database: an overview // Toxicology and Applied Pharmacology. – 2005. – 202. – P. 289–301.
Calabrese E.J. Blain R.B. Hormesis and plant biology // Environmental Pollution – 2009. – 157. – P. 42–48.
Croce R., Morosinottoa T., Castellettia S., Bretonc J., Bassi R. The Lhca antenna complexes of higher plants photosystem I // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Bioenergetics. – 2002. – 1556. – P. 29-40.
Eckhardt U., Grimm B., Hörtensteiner S. Recent advances in chlorophyll biosynthesis and breakdown in higher plants // Plant Mol. Biol. – 2004. – 56. – P. 1–14.
Eggink L. L., Park H., Hoober Y. K. The role of chlorophyll b in photosynthesis: hypothesis // BMC Plant Biol. – 2001. – 1. P. 11–17.
Gupta N., Gaurav S.S., Kumar A. Molecular basis of aluminium toxicity in plants: A review // American Journal of Plant Sciences. – 2013. – 4(12). – P. 21-37.
Helmstädter A. Is there a tonic in the toxin? The Arndt–Schulze law as an explanation for non-linear dose–response relationships, in: V. Balz, A. Schwerin, H. Stoff, B. Wahrig (Eds.), Precarious Matters. The history of dangerous and endangered substances in the 19th and 20th Centuries, Max Planck Institut für Wissenschaftsgeschichte, Berlin, 2008, pp. 29–37.
Kleima F.J., Hobe S., Calkoen F., et al. Decreasing the chlorophyll a/b ratio in reconstituted LHCII: structural and functional consequences // Biochemistry. – 1999. – 38. – P. 6587-6596.
Lushchak V.I. Dissection of the hormetic curve: analysis of components and mechanisms // Dose-Response. – 2014. – 12(3). – P. 466-479.
Ma J., Zheng S., Matsumoto H., Hiradate S. Detoxifying aluminum with buckwheat. // Nature. – 1997. – 390. – P. 569–570.
Ma J., Hiradate S. Form of aluminium for uptake and translocation in buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench.). // Planta. – 2000. – 211. – P. 355-360.
Niklas K.J., Enquist B.J. On the vegetative biomass partitioning of seed plant leaves, stems, and roots // The American Naturalist. – 2002. – 159. – P. 482-497.
Poschenrieder C., Cabot C., Martos S., Gallego B., Barceló J. Do toxic ions induce hormesis in plants? // Plant Science. – 2013. – 212. – P. 15-25.
Sharma P., Jha A.B., Dubey R.S., Pessarakli M. Reactive oxygen species, oxidative damage, and antioxidative defense mechanism in plants under stressful conditions // Journal of Botany (Hindawi Publishing Corporation). – 2012. – 1. – P. 1-26.
Strzałka K., Kostecka-Gugała A., Latowsk D. Carotenoids and environmental stress in plants: significance of carotenoid-mediated modulation of membrane physical properties // Russian Journal of Plant Physiology. – 2003. – 50(2). – P. 168-173.
Wilkins D.A. The measurement of tolerance to edaphic factors by means of root growth // New Phytologist. – 1978. – 80(3). – P. 623-633.
Zheng S.J., Ma J.F., Matsumoto H. High aluminium resistance in buckwheat. Al-induced specific secretion of oxalic acid from root tips. // Plant Physiol. – 1998. – 117(3). – P. 745–751.
Zheng S.J. Crop production on acidic soils: overcoming aluminium toxicity and phosphorus deficiency // Annals of Botany. – 2010. – 106(1). – P. 183–184.
Authors retain copyright of their work and grant the journal the right of its first publication under the terms of the Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship.
