Liečivé rastliny v meniacich sa environmentálnych podmienkach

Vliv abiotických a biotických stresorů na vlastnosti rostlin 11.5.2005
Studium změn toxicity těžkých kovů na růst rostlin
Jiří Tůma 1 ,Vladimír Dvořák 1 , Lenka Tůmová 2
1 Univerzita Hradec Králové, katedra biologie PdF, Rokitanského 62, 500 03 Hradec Králové,
e-mail: jiri.tuma@uhk.cz , vladimir.dvorak@uhk.cz
2 Univerzita Karlova v Praze, Farmaceutická fakulta v Hradci Králové, katedra farmakognosie,
Heyrovského 1203, Hradec Králové. e-mail: tumova@faf.cuni.cz
Souhrn
Byla porovnána citlivost dvou základních inhibičních testů toxicity: 1/ na klíčících semenech
hořčice bílé (Sinapis alba L.), 2/ na sladkovodní řase Scenedesmus subspicatus. Byly zjištěny
hodnoty inhibiční koncentrace IC 50. Otestovány byly těžké kovy řadící se současně mezi prvky
esenciální: železo, měď, zinek, nikl a chróm. Zjištěná toxicita u řasy klesala v následujícím
pořadí: nejvíce toxickým prvkem byl nikl (IC 50 = 0,122 mg/l), méně toxickým chróm, zinek, měď a
nejnižší míru toxicity vykázalo železo ( IC 50 = 3,578 mg/l.) U testů toxicity na semenech Sinapis
alba byl nejtoxičtějším prvkem chróm ( IC 50 = 11,44 mg/l), méně měď, zinek a železo. Překvapivě
nejnižší míra toxicity byla naměřená u niklu ( IC 50 = 75,62 mg/l.).
Úvod
Ke kovům se řadí asi 80 prvků periodické soustavy, z nichž přibližně 30 je označováno jako
těžké /1/. V životním prostředí se kovy pohybují v geochemických a biologických cyklech.
Prostřednictvím těchto biologických cyklů přeházejí do živých částí ekosystémů, do organizmů.
Vzhledem k tomu, že na rozdíl od látek organických kovy nikdy nedegradují, je třeba počítat
s jejich postupnou akumulací v životním prostředí. Představují tak vážnou hrozbu pro rostliny,
živočichy i člověka, jako konečný článek potravního řetězce. Některé rostliny fungují jako
hyperakumulátory specifických těžkých kovů, jiné mohou působit jako bioindikátory, proto
v odolnosti rostlin k působení těžkých kovů existují velké rozdíly.
Ionty těchto kovů jsou velmi snadno přijímány kořeny, neboť selektivita transportních
proteinů je zřejmě nedostatečná pro jejich rozlišení od prvků , které jsou pro život rostlin nezbytné.
Po vstupu do buněk inaktivují některé enzymy a redoxní systémy. Inhibice dělení a dlouživého
růstu buněk, která se projevuje zejména zpomalením růstu primárního kořene, bývá jedním
z prvních příznaků jejich toxického působení. V kořenech také dochází k největší akumulaci
těžkých kovů, pouze část jich je transportována do nadzemních orgánů, kde nejvíce ovlivňuje
fyziologické procesy v listech, v prvé řadě fotosyntézu /2/.
Mnohé těžké kovy se označují pro rostliny jako esenciální tzn., že jsou ve stopových
množstvích nezbytné pro růst a vývoj rostlin. Zároveň se však ve vyšších koncentracích stávají
toxickými /3/. Jedná se především o železo, měď, zinek, nikl i chrom. Cílem naší práce bylo zjistit
míru toxicity těchto prvků na řasu Scenedesmus subspicatus a růst kořene hořčice bílé Sinapis alba.
O účinku železa, mědi a zinku na rostliny je uvedeno dostatek údajů např. /3, 4, 5/. Důkazy
o jednoznačné nezbytnosti niklu pro rostliny chybí, avšak řada prací zdůrazňuje jeho pozitivní
působení na růst rostlin a v metabolizmu dusíku, kde ovlivňuje především aktivitu ureasy /3/.
Fytotoxické koncentrace dosahují hodnot 10-100 mg / kg sušiny. Jeho vysoký obsah omezuje růst
rostlin a potlačuje fotosyntézu a transpiraci. Příjem niklu kořeny a jeho transport do nadzemních
částí rostlin je inhibován Cu 2+ , Zn 2+ . Toxicita Ni je vysvětlovaná poměrem Ni : Fe v rostlinách než
jeho absolutní koncentrací /5/. Přijatý chrom je většinou rostlinami zadržen v kořenové soustavě.
Podle některých autorů je rostlinami přijímán pouze v chelátové formě. Chróm stimuluje vývoj
rostlin a kladně působí na metabolismus cukrů. Toxicita Cr závisí na stupni oxidace a přístupnosti
318