Krótkoczasowa ekspozycja glonów słodkowodnych na organiczne związki ołowiu - nieinwazyjne badania elektryczne i luminescencyjne
Artykuł w czasopiśmie
MNiSW
9
Lista B
| Status: | |
| Warianty tytułu: |
Short-term exposure of freshwater algae to lead organic compounds studied with non-invasive electrical and luminescent methods
|
| Autorzy: | Borc Robert, Jaśkowska Anna, Dudziak Andrzej |
| Rok wydania: | 2016 |
| Wersja dokumentu: | Drukowana | Elektroniczna |
| Język: | polski |
| Numer czasopisma: | 50 |
| Strony: | 26 - 35 |
| Bazy: | DOAJ | EBSCOhost | BazTech | google Scholar | IndexCopernicus | J-Gate |
| Efekt badań statutowych | NIE |
| Materiał konferencyjny: | NIE |
| Publikacja OA: | TAK |
| Licencja: | |
| Sposób udostępnienia: | Otwarte czasopismo |
| Wersja tekstu: | Ostateczna wersja opublikowana |
| Czas opublikowania: | W momencie opublikowania |
| Abstrakty: | polski | angielski |
| W pracy zastosowano dwie różne biofizyczne metody badawcze celem sprawdzenia czy są one dostatecznie czułe na wykrywanie absorpcji jonów metali ciężkich przez makrofity wodne (makroalgi Nitellopsis obtusa) w krótkim czasie po ich ekspozycji na działanie tych jonów. Obie techniki pomiarowe są całkowicie nieinwazyjne, dzięki czemu można je stosować in vivo. Pierwsza z tych technik to monitorowanie parametrów elektrycznych roślin za pomocą zmiennoprądowego mostka elektrycznego przy użyciu czterech elektrod zewnętrznych w roztworze (dwóch napięciowych i dwóch prądowych). Druga technika pomiarowa polega na rejestracji ultrasłabego (niewidzialnego gołym okiem) promieniowania elektromagnetycznego (UWL) z tych roślin w zakresie od bliskiego ultrafioletu poprzez przedział widzialny do bliskiej podczerwieni. Do badań testowych użyto dwóch organicznych związków ołowiu, tj. octanu ołowiu i chlorotrimetyloołowiu. Zmiany wartości parametrów elektrycznych jak i natężenia emisji fotonowej roślin świadczyły o poborze ołowiu przez rośliny z zanieczyszczonego środowiska. Możliwa była ocena czasu, po którym występowała absorpcja ołowiu powodująca zmiany w komórkach roślinnych na poziomie błon komórkowych, jak i oszacowanie tego poboru, który zależał od zastosowanego stężenia organicznych związków ołowiu. Wyniki badań pokazały interesującą zależność, a mianowicie, dla małych stężeń organicznych związków ołowiu w środowisku, tj. poniżej 1 mM, w czasie 5-cio godzinnej ekspozycji roślin na ich działanie, widoczne były wyraźne zmiany parametrów elektrycznych komórek roślinnych, podczas gdy ultrasłaba luminescencja tych roślin pozostawała na stałym poziomie. Przykładowo dla octanu ołowiu, potencjał spoczynkowy błony komórkowej w zakresie stężeń 0-100 µM zmieniał się od -140 mV do -175 mV, a rezystancja błony wzrastała 1,5 razy w stosunku do wartości wyjściowej dla stężeń od 12 do 50 µM. Dla stężeń związków ołowiu powyżej 1 mM, metoda elektryczna okazywała się mało przydatna, gdyż pojedyncze komórki ulegały szybkiemu załamywaniu się w trakcie pomiarów. Intensywność ultrasłabego „świecenia” roślin dla wyższych stężeń octanu ołowiu dochodzących do 10 mM wzrastała gwałtownie (nawet czterokrotnie) w okresie pierwszych 20 minut ekspozycji. Natomiast dla chlorotrimetyloołowiu efekt wzrostu UWL był bardzo łagodny i następował dopiero po około 40 minutach od momentu ekspozycji. Tak duże stężenia związków organicznych ołowiu w środowisku są czynnikiem wywołującym szok, stres organizmów roślinnych. Związany jest on najprawdopodobniej z gwałtowną erupcją wolnych rodników prowadzącą do peroksydacji lipidów i nieodwracalnymi zmianami letalnymi, jak sugeruje wielu autorów w literaturze naukowej. Szczegółowe badania biochemiczne w tym zakresie mogłyby pomóc w rozstrzygnięciu tego problemu. | |
| In this paper the non-invasive biophysical methods were applied to assess the organic lead compounds absorption by freshwater algae Nitellopsis obtusa. Two biophysical techniques were used: the electrical method AC bridge with four external electrodes and the luminescent with the registration of ultraweak photon radiation emitted by plants. They allow to study the electrical and luminescent cell membrane properties. Research was performed with the lead acetate and trimethyl-lead chloride to verify whether algae cells were able to absorb Pb ions from water medium contaminated by these compounds. When the concentration of lead acetate solution increased up to 0–100 µM the membrane resting potential changed from -140 mV to -175 mV. On the other hand, the electrical resistance of cell membrane (for 12-50 µM) increased with exposure time exceeding its starting value up to 1.5 times. In contrast to these electrical changes, the intensity of ultraweak luminescence was constant at concentrations below 1 µM lead acetate. These results with comparison of literature data can suggest that there was no lipid peroxidation in cell membranes for such organic lead compound concentrations. Chemiluminescent responses of algae were observed in the first 5 hours of experiments for lead concentration higher than 1 mM. The luminescence intensity increased immediately for both reagents, but no more than 4 times for concentrations of 1-10 mM lead acetate. For tetramethyl-lead chloride, the luminescence intensity started to increase slowly about 40 minutes after injection. These results with comparison of literature data may suggest lipid peroxidation in cell membrane for higher, toxic lead concentrations. It means that higher concentrations of lead can trigger lethal processes in the living cells. We conclude that the return of the electrical and chemiluminescent plant parameters to the starting values (before the action of lead ions) can indicate whether living cells are able to cope with detoxifying from heavy metals and whether they can survive when exposed to certain concentration of lead compounds. Algae of Nitellopsis obtusa in the first stage of exposure (5 hours) are able to accumulate organic compounds of lead without essential perturbations only up to specified concentrations (for example 1 mM of lead acetate). For higher lead content, an increase of ultraweak luminescence occurred which was probably associated with free radical productions and lipid peroxidation, as many researchers suggested. |
