Μελέτη της επίδρασης του αργιλίου (Al) σε δύο καθαρές σειρές καλαμποκιού (Zea mays L.) με διαφορετική ανθεκτικότητα ως προς το Al
Authors: Γιαννακούλα Αναστασία 
Published: January 2014

Σκοπός αυτής της διατριβής ήταν η μελέτη της συμπεριφοράς του καλαμποκιού (Zea mays L.) στην επίδραση του Al. Πιο συγκεκριμένα διερευνήθηκε η επίδραση του Al σε μορφολογικό, κυτολογικό, βιοχημικό και φυσιολογικό επίπεδο σε δύο καθαρές σειρές καλαμποκιού (VA-22, A4/67), με διαφορετική ανθεκτικότητα ως προς σε αυτό. Από τα πειράματα της φυτρωτικότητας των σπερμάτων διαπιστώθηκε ότι σε χαμηλές συγκεντρώσεις Αl δεν επηρεάστηκε ουσιαστικά η φύτρωσή τους σε καμία από τις δύο καθαρές σειρές. Αντίθετα οι υψηλές συγκεντρώσεις Αl στην ευαίσθητη καθαρή σειρά, επέδρασαν αρνητικά ιδιαίτερα στη φυτρωτικότητα των σπερμάτων και στο επί τις % μήκος της ρίζας (δείκτη ανθεκτικότητας) των φυτών. Παράλληλα, σε βιοχημικό επίπεδο η συγκέντρωση του Αl στο θρεπτικό διάλυμα συσχετίστηκε θετικά με τη συγκέντρωση των υδατανθράκων της προλίνης, της υπεροξείδωσης των λιπιδίων (μηλονυλο-διαλδεύδης) και τoυ H2O2 στη ρίζα και στο βλαστό. Διαφορετική όμως εμφανίστηκε η τάση κατανομής όλων των παραπάνω παραμέτρων στους ιστούς της ανθεκτικής και της ευαίσθητης καθαρής σειράς. Η ανθεκτική καθαρή σειρά διατήρησε χαμηλό το επίπεδο της υπεροξείδωσης των λιπιδίων με παράλληλη συσσώρευση υψηλότερων επιπέδων υδατανθράκων και προλίνης, οι οποίοι σχετίζονται με την οσμωρυθμιστικότητα και την σταθεροποίηση των μεμβρανών. Όλες αυτές οι παρατηρήσεις δείχνουν ένα πολύ αποδοτικό μεταβολικό σύστημα στην ανθεκτική καθαρή σειρά VA-22 κατά τη διάρκεια της καταπόνησης με Al. Παρόλα αυτά, και στις δύο καθαρές σειρές, η συσσώρευση του Αl ήταν αυξημένη στις ρίζες και σχετικά περιορισμένη η μεταφορά του στο υπέργειο τμήμα των φυτών. Σε ότι αναφορά την τοξική επίδραση των υψηλών συγκεντρώσεων του Αl εμφανίστηκε αρνητική συσχέτιση με τα στοιχεία K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+ και Mn2+. Γενικά μικρές συγκεντρώσεις Αl δεν επηρέασαν την πρόσληψη και μεταφορά των θρεπτικών στοιχείων από τη ρίζα στο βλαστό-φύλλα, στην ανθεκτική καθαρή σειρά. Από τα κυτολογικά αποτελέσματα διαπιστώθηκε ότι συγκέντρωση 60 μΜ Αl για 24 ώρες δεν προκάλεσε σοβαρές βλάβες στη ρίζα. Συγκεκριμένα παρατηρήθηκε αύξηση του αριθμού των χυμοτοπίων στη ρίζα, πάχυνση και έντονο χρωματισμό των κυτταρικών τοιχωμάτων της εξωδερμίδας και του πρωτογενούς φλοιού. Με βάση την ηλεκτροφορητική ανάλυση των ισομορφών των νουκλεολυτικών ενζύμων στη ρίζα, βρέθηκε ότι μετά από την επίδραση Αl συγκέντρωσης 240 μΜ για τρεις ημέρες, προκλήθηκε η εμφάνιση μιας χαμηλού μοριακού βάρους DNάσης μόνο στην ευαίσθητη καθαρή σειρά. Αντίστοιχα παρουσιάστηκε στο βλαστό μετά από την επίδραση Αl συγκέντρωσης 360 μΜ για πέντε ημέρες, μια επίσης χαμηλού μοριακού βάρους DNάση και μόνο στην ευαίσθητη καθαρή σειρά. Σοβαρές διαφορές εξάλλου, παρατηρήθηκαν ανάμεσα στις δύο καθαρές σειρές μετά από 24, 48 και 72 ώρες έκθεσης στο Al. Συγκεκριμένα στην ανθεκτική καθαρή σειρά είχαμε αύξηση της δραστικότητας των αντιοξειδωτικών ενζύμων SOD και POD στις ρίζες ενώ αντίθετα στην ευαίσθητη καθαρή σειρά είχαμε μείωση της δραστικότητάς τους. Συγκεκριμένα το ηλεκτροφορητικό πρότυπο των ανιονικών ισομορφών των POD (ισομορφές A2 και A4) καθώς και το πρότυπο των ισομορφών των SOD (ισομορφές SOD1 και SOD2) έδειξε ότι στην ανθεκτική καθαρή σειρά, η δράση των ενζύμων είναι ανάλογη με την καταπόνηση με Al. Φαίνεται ότι στην ανθεκτική καθαρή σειρά, oι ανιονικές POD ισομορφές A2 και A4 και οι SOD ισομορφές SOD1 και SOD2 απαιτούνται για την προσαρμογή καθώς το οξειδωτικό επίπεδο αυξάνεται με την αύξηση της καταπόνησης με Al. Σύμφωνα με τις παραπάνω παρατηρήσεις προκύπτει ότι η καλύτερη προστασία των ριζών της ανθεκτικής καθαρής σειράς από την πρόκληση οξειδωτικών καταστροφών, λόγω της τοξικότητας του Al, τουλάχιστον εν μέρει, προέρχεται από την αυξημένη δραστικότητα των αντιοξειδωτικών ενζύμων ( POD και SOD). Έτσι η ικανότητα της αύξησης της αντιοξειδωτικής δράσης του συστήματος στην ανθεκτική καθαρή σειρά, με σκοπό τον περιορισμό των κυτταρικών βλαβών μπορεί να είναι ένας μηχανισμός που οδηγεί στην ανθεκτικότητα στο Αl. Η ηλεκτροφορητική ανάλυση των ισομορφών τόσο των φωσφατασών όσο και των εστερασών παρουσίασε διαφορετικό ηλεκτροφορητικό πρότυπο και στα δύο αυτά ένζυμα. ....................................................................................