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

Abstract

The effect of the combined treatment with Cd, Zn, and Ni on the accumulation of these metals, growth, and contents of antioxidants in wheat roots is studied. The metals were added in two concentrations to the nutrient solution for seedlings, and the higher one had a stronger effect on the studied parameters. The heavy-metal tolerances of 8 wheat varieties are compared in order to select the most tolerant (Kuial’nik) and most sensitive one (Sonechko) for biochemical studies. The heavy-metal uptake and, subsequently, the lipid peroxidation are smaller in the tolerant genotype, than in the sensitive one. The higher glutathione concentration in the tolerant genotype under control conditions could contribute to the improved heavy-metal tolerance. The metal-induced decrease in the glutathione content can be an indicator of the increased phytochelatin synthesis. The great tolerance of Kuial’nik can be explained by its decreased heavy-metal uptake and the greater glutathione-based antioxidant capacity.

Наведено результати вивчення комбiнованого впливу Cd, Zn i Ni на накопичення цих металiв, рiст i вмiст антиоксидантiв у коренях пшеницi. Метали додавали в двох концентрацiях у поживне середовище проросткiв, вища концентрацiя справляла сильнiший вплив на дослiджуванi показники. Вивчали толерантнiсть 8 сортiв пшеницi до важких металiв з метою обрати найбiльш толерантний (Куяльник) i найбiльш чутливий (Сонечко) для бiохiмiчних дослiджень. Поглинання важких металiв та iнтенсивнiсть пероксидного окиснення лiпiдiв були меншими у толерантного генотипу порiвняно з чутливим. Висока концентрацiя глутатiону у толерантного генотипу за контрольних умов може бути пов’язана з пiдвищеною толерантнiстю до важких металiв. Металiндуковане зменшення вмiсту глутатiону може бути iндикатором пiдвищеного синтезу фiтохелатинiв. Бiльшу толерантнiсть сорту Куяльник можна пояснити зниженим поглинанням важких металiв i бiльш iнтенсивним функцiонуванням глутатiонзалежної ланки антиоксидантного захисту.

Приведены результаты изучения комбинированного воздействия Cd, Zn и Ni на накопление этих металлов, рост и содержание антиоксидантов в корнях пшеницы. Металлы добавляли в двух концентрациях в питательную среду проростков, высокая концентрация оказывала более сильное влияние на исследуемые показатели. Изучали толерантность 8 сортов пшеницы к тяжелым металлам с целью выбрать наиболее толерантный (Куяльник) и наиболее чувствительный (Солнышко) для биохимических исследований. Поглощение тяжелых металлов и интенсивность пероксидного окисления липидов были меньше у толерантного генотипа по сравнению с чувствительным. Высокая концентрация глутатиона у толерантного генотипа в контрольных условиях может быть связана с повышенной толерантностью к тяжелым металлам. Индуцированное металлами снижение содержания глутатиона может быть индикатором повышенного синтеза фитохелатинов. Большую толерантность сорта Куяльник можно объяснить пониженным поглощением тяжелых металлов и более интенсивным функционированием глутатионзависимого звена антиоксидантной защиты.