Heavy metal detoxification by organic acids in barley seedlings

Changes in the amount of metal complexing organic acids were investigated in barley leaves during 0,1, 0,5, 1mM Ni treatment parallel with the measurement of Ni accumulation. The content of five organic acids (oxaloacetate, citrate, malate, succinate and fumarate) was measured in the leaves of barley seedlings hoping to identify them as parts of nickel detoxification mechanisms. Besides a 3 fold increase of citrate and malate, the amount of oxalate and fumarate increased by 5-6 fold. It was found that oxalate and fumarate are also take part in nickel complexation mechanisms

Környezetszennyező nehézfémekre toleráns és nem toleráns növények védekezési mechanizmusának nyomonkövetése, a homeosztázis fenntartásának vizsgálata. = Investigation of the protective mechanism of heavy metal tolerant and non-tolerant plants and of the plant metal homeostasis.

A nehézfém szennyezéshez adaptálódott Phragmites australis és Salix purpura levelei magas koncentrációban tartalmaznak az oxidatív stresszel szemben védelmet nyújtó egyik poliamint, a spermidint. A szenzitív árpa növény levelében csak stressz hatására indukálódik a poliamin felhalmozás, a spermin mennyisége növekszik meg nehézfém stressz hatására. A spermin szintézise a nehézfém kezelést követő első 24 óra után indukálódott és a következő 48 óra alatt elérte a maximális szintet. A nehézfém okozta stressz hatására keletkező H2O2 eliminálásában szerepet játszó gvajakol peroxidáz enzim az árpa leveleiben szintén csak a kezelést követő első 24 óra után aktiválódott. A nehézfém hatására bekövetkező cukor felhalmozás a levélben a tápanyag transzlokáció gátlásának köszönhető, a gyökérben történt felhalmozásért a gyökér erősen redukált növekedése, tápanyag felhalmozása a felelős. A citrát ciklusban szereplő szerves savak közül nem csak a fémion megkötésében szerepet játszó citrom és almasav szintézise nikkel kezelés hatására indukálódik , de a fumár és oxálsav szintéziséta fém terhelés gyorsabban és érzékenyebben befolyásolja. | In the leaves of Phragmites australis and Salix purpurea adapted to heavy metal pollution the endogenous spermidine level was very high. Spermidine is a type of polyamines which plays important role in free radical scavengery. The accumulation of spermin was induced only after 24 hours of heavy metal treatment and during the next 48 hour it increased to a maximum. Gvajacol peroxidase which plays a role in eliminating poisonous H2O2 generated by heavy metal stress was activated int he leaves also after 24 hours of cadmium treatment. In the leaves of barley the level of of soluble carbohydrates increased trought the increase of Cd2+ concentration. This increase could not be explaind by an increase of the photosynthetic rate but a reduction in the export and utilazation of assimilates. At nickel toxicity not only the synthesis of citric acid and malate which are chelating heavy metal ions was induced but the amount of fumarate and oxalate also increased, even more rapidl