Sibula juure biomolekulid ja mineraalsed toiteained

Selles artiklis on toodud ära hariliku sibula juure biomolekulid ja mineraalsed toiteained.

 Biomolekulid 
Askorbiinhape

Askorbiinhape on orgaaniline hape ja sekundaarne metaboliit, selle biosüntees ja roll sibulataime kasvus ja arengus ei ole seni teada, arvatakse et nimetatud hape käitub peamise antioksüdandina tsütosoolis ja on sibulajuurte kasvuteguriks. Askorbiinhappe tase varieerub nii kasvuaasta, sordi, vanuse lõikes ja keskkonnategurite toimel. 

Sibulajuurtes paikneb askorbiinhape tsoonidena (bands). Western bloti analüüsi homogenaadis oli askorbiinhappe sisaldus suurem sibulatipus (apex) ja väiksem root base s, kuid vastupidist täheldati apoplastilises fraktsioonis (läbi rakuseina). 

Sibulajuurte eri piirkondade askorbiinhappe vajadusCórdoba-Pedregosa Mdel C jt, Differential distribution of ascorbic acid, peroxidase activity, and hydrogen peroxide along the root axis in Allium cepa L. and its possible relationship with cell growth and differentiation., Protoplasma. mai 2003 ;221(1-2):57-65., (vaadatud 10.08.2015) ja biosüntees on varieeruvad. 

Rakusisene askorbiinhape käitub substraadina, aktiveerides teatud biokatalüsaatoreid (ensüüme), näiteks glükoos-6-fosfaat dehüdrogenaasi (ensüüm esineb ka inimese tüümuses) ja inhibeerides teisi, näiteks sibula peroksidaasi.Marı´a del Carmen Co´rdoba-Pedregosa jt, 
Changes in intracellular and apoplastic peroxidase activity, ascorbate redox status, and root elongation induced by enhanced ascorbate content in Allium cepa L., Journal of Experimental Botany, 56. väljaanne, nr 412, lk 685–694, veebruar 2005, (vaadatud 10.08.2015)

Askorbiinhappe roll sibularakkude meioosile ja paljunemisele kaasaaitamisel seisneb selle suures sisalduses meristeemis ja väiksem quiescent center is (rakud G1 faasis ja jagunevad harva) – askorbiinhappega töötlemise järel toimub siin DNA süntees.

Sibularaku eksogeenne askorbiinhape osaleb arvatavasti kaitses patogeensete organismide rünnakute vastu, siin mängib olulist rolli ensüüm L-ascorbate oxidase (EC number1.10.3.3) ja raku elongation'i reguleerimisel.

Askorbiinhape osaleb sisemise tegurina ka sibulajuurte programmeeritud raku surmas (seneskents).

 Glükoos-6-fosfaat dehüdrogenaas 

Glükoos-6-fosfaat dehüdrogenaas on sibula metaboolse raja oksüdatiivse pentoosfosfaaditsükli ensüüm, mis paikneb tsütoplasmas ja plastiidides ja mida kodeerivad vastavad geenid. Selle valgu ülesanded sibulajuurte metaboolsetes radades pole selged see mängib rolli abiootilise stressi vastuses ja patogeneesis, selle ensüümi puudulikkusega seostatakse sibula tolmukapeades seostatake nende steriilsust.

Hariliku sibula juurte ainevahetuseks ja kasvuks vajalike taimetoiteelementide koostis on varieeruv ja oleneb väga paljudest teguritest: seda mõjutavad ilmastik, mulla toiterežiim, sibulasort, sibula kasvukoht, agrotehnika ja indiviidi seisund.

 Peroksüdaas 

Taimeensüüm peroksüdaas asub juveniilsete sibulajuurte kudede tsütoplasmas ja seda seostatakse küpsenud rakkude seintega. Ensüümi keemilised reaktsioonid on tugevaimad kudedes mis ei puitu, kuid puudub kõikides arenguetappides peaaegu täielikult puituvas ksülemis. Andmed ei toeta teooriat, mille kohaselt taime peroksüdaas osaleks rakuseina sünteesis.DONALD W. DE JONG, AN INVESTIGATION OF THE ROLE OF PLANT PEROXIDASE IN CELL WALL DEVELOPMENT BY THE HISTOCHEMICAL METHOD, doi: 10.1177/15.6.335
J Histochem Cytochem, juuni 1967, 15. väljaanne, nr 6, lk 335-346, veebiversioon (tarve 1.10.2015)(inglise keeles)

 Toiteelemendid 

Kuidas keemilised elemendid taimejuurtesse liiguvad pole käesoleval ajal selge, arvatakse, et siin mängivad rolli mulla pH, teiste katioonide ja ioonide olemasolu ja/või puudumine ja juurehingamine.

Fosfor
Selle elemendi puudus võib sibulataimel fosforipuudust põhjustada, mille vastu kasutatakse mulla ja taimede tarvis spetsiifilisi fosforväetisi.

Kaltsium

Mullas oleva ja taimejuurtesse liikuva kaltsiumi ülesanded taime juurte arengus pole selged, osade uurijate arvates võib kaltsiumi katioon (Ca2+) suurtes kogustes vajatav makrotoitaine olla. 

Kaltsium on sibularakkude elutsüklis oluline element, mis osaleb rakuseinte ja -membraanide stabiilsuse ja soolatasakaalu tagamisel. Kaltsiumil on taimedes teatav signaalmolekuli roll ja hormoonilaadsed toimed. Klorofülli molekulis on ta teiste elementidega koos. Kaltsium aktiveerib kaaliumi ja reguleerib seega ka õhulõhede avanemist ja sulgumist. Kaltsium soodustab õietolmu idanemist; reguleerib mitmeid ensüümisüsteeme, stimuleerib ensüümi kalmoduliin ja mõjutab ksüleemi ja floeemi kasvu ja elulisust.Role of Calcium in Onion Production, vaadatud 24.07.2015)

Ühes katses kasutati hariliku sibula külgharudeta juureotsi – neile manustatud radiaoktiivne Ca2+ ei jõudnud ülejäänud taimesse, indikeerides uurijatele, et seda iooni ei saa arvatavasti ebaküpse eksodermi ja endodermiga võrsetesse transportida. Veidi küpsenum tsoon, milles olid moodustunud endodermaalsed Caspary jooned, transportis iooni transpiratsioonivoolu. Juuretipu kaugemas tsoonis, kus Caspary jooned olid nii eksodermis kui endodermis, transporditi ioon transpiratsioonivoolu, kuid mitte läbi eksodermis paiknevate Caspary joonte ja liikumine on enamalt jaolt sümplastiline. Juure stele 'ni saamiseks tuleb ioonil läbida epiderm, eksoderm (kui on), koore keskosa ja endoderm. Kuna loetakse, et tüüpilise juure epidermise ja juure keskmise osa seinad ei lase ioone läbi, siis proovitakse kirjeldada seda kuidas kaltsiumioonid suudavad läbida endo- ja eksodermi. On pakutud välja idee, et kaltsiumiioon mis transporditud ksüleemi võib liikuda valdavalt või täielikult apoplastiliselt. (White, 1998; McLaughlin ja Wimmer, 1999; White jt, 2000; White, 2001, White ja Broadley, 2003).Ewa Cholewa, Carol A. Peterson, Evidence for Symplastic Involvement in the Radial Movement of Calcium in Onion Roots, aprill 2004, doi: http:/​/​dx.​doi.​org/​10.​1104/​pp.​103.​Plant Physiology, 134. väljaanne, nr 4, lk 1793-1802, (inglise keeles)

Selle idee vastuargumendina võib vaadelda tõendusmaterjale selle kohta, et endo- ja eksodermi Caspary jooned on, testitud koguste raames, mitmetele ioonidele (de Rufz de Lavison, 1910; Baker, 1971; Robards ja Robb, 1972; Peterson, 1987; Peterson jt, 1993) sealhulgas Ca2+ (Singh ja Jacobson, 1977, Kuhn jt, 2000, Bückling jt, 2002) siiski läbimatuks osutunud.

Seega on kaltsiumiiooni apoplastilise ja/või sümplastlise 'liikumise rajad' transportimaks Ca ksüleemi, teadmata.

Ühe uurimuse käigus uuriti Ca2+ liikumist, manustatud (45CaCl2) näol, mullalahusest hariliku sibula Allium cepa L. 'Ebeneezeri juurte transpiratsioonivoolu; püüdmaks leida vastust kahele küsimusele: (1) kas ioon liigub radiaalselt läbi intaktse ekso- ja endodermi, või pääseb ioon juuretipu kaudu (piirkond kus ei ole tuvastatud Caspary jooni) taimesse? (2) kui ioon pääseb läbi intaktse ekso- ja/või endodermi, siis kas see liikumistee on enamalt jaolt apo- või sümplastiline? Uuringu tarbeks valiti sibula noored külgharudeta juured. Kõikidel juure osadel, välja arvatud juuretipp, olid Caspary jooned. Püüdmaks leida vastust esimesele küsimusele, manustati juurte diskreetsetele osadele 45Ca2+ ja radioaktiivsuse abiga püüti määrata ksüleemi jõudnud kogused. Vastamaks teisele küsimusele kasutati ekso- ja endodermi jaoks mitmeid meetodeid. Katsejuured jagati uurimise huvides kolme anatoomilisse tsooni koos viidetega endodermi 'küpsemise', varajaste metaksülemi soonte ja eksodermi kohta. Tiputsooniks sai 5 mm apikaalne juuretipp, puuduva talitleva ksüleemi ja Caspary joonteta. 'Noortsooniks' sai 15–40 mm juuretipu lõik, koos endodermis toimiva ksülemi ja Caspary joontega. 'Vanatsooniks', 100 mm juure tipust kuni sibulakannani, sai piirkond, mis omas toimivat ksüleemi, Caspary jooni kõikides rakkudes ja suberiini lamelli (inglise keeles suberin lamellae) enamikus endo- ja eksodermi rakkudes. Seega passage cells olid olemas nii ekso- kui ka endodermis. Eksperimendi tarbeks asetati noor- ja vanatsooni tipu keskosa töötlemiskambrisse. 

Lisades tiputsoonile 1 mM 45Ca2+, ei tuvastatud ülejäänud taimes mõõdetavates kogustes radioaktiivsust. 24-tunnise töötlemisaja vältel kasvasid juuretipud keskmiselt 3 mm, andes töödeldava juureosa kogupikkueks 8 mm. Mõnel juhul formeerusid endodermis Caspary jooned, kuid noor metaksüleem oli küpsemata.

Ca2+ kogus intaktsetes seinasegmentides oli väiksem kui lõikesegmentides, näidates uurijatele seda, et eksodermi Caspary jooned ei ole ioonile vabalt läbitavad. 

Juure 'noortsooni' töötlemine inhibiitoritega alandas, mõõdetuna iooni ilmumist juureeksudaati, Ca2+ flux 'i stele 'ni. Sibula juurte 'noortsoonis' (15 ja 40 mm vahel juure tipust), kus endoderm ja varase metaksüleemi sooned olid küpsenud, liikus Ca2+ võrsesse ja sellest tsoonist transporditi suurim kogus. Nimetatud tsoonis polnud endodermaalsetel rakkudel arenenud suberiini lamell (Barnabas ja Peterson, 1992) nii et kõik lamellikihti sisaldavad rakud on saadaval, importimaks Ca2+ sümplasti ja eksportimaks selle tagasi Caspary joonte stele sse. Keskmine kogus Ca2+ mis sisenes sibula stelesse oli 2,7 nmol mm−1. Sibulajuurte 'vanatsoonis' (juuretipust kaugemal kui 100 mm) olid Caspary jooned nii endo- kui ka eksodermis. Vaatamata kahele Caspary joonte tsoonile, kandis nimetatud tsoon Ca2+ stele 'sse. See ioon läbis, intaktse küpse ekso- ja endodermi. Selle uuringus uuritud Ca2+ transport läbi erinevate juuretsoonide indikeerib, et ioon ei sisene juuretipus, kus Caspary jooned pole veel formeerunud ega ka vanemates tsoonides, stele sse apoplastiliselt. Ca2+ läbis stele 'sse jõudmiseks intaktse endo- ja eksodermi. Kõikides testitud tsoonides 'puudus' (ei täheldatud) Ca2+ transport juuretipu suunas, toetades seega üldist arusaama, et Ca2+ ei ringle floeemis (Marschner, 1995). 

Ca2+ liikumise uurimiseks küpses eksodermis kasutati juure pinna lähedal olevat Caspary joontega kihti. 

Hüpoteesi kohaselt elueerub väiksem kogus Ca2+ intaktsete segmentide seintest võrreldes elueerumisega tükeldatud segmentidest ja see võib indikeerida seda, et Caspary jooned pole Ca2+ vabalt läbitavad. Eliminatsiooniprotsessi tulemusel on uurijad sunnitud järeldama, et Ca2+ liikumine läbi sibulajuure eksodermi toimub põhiliselt sümplastis.  

Ca2+ liikumise uurimiseks läbi endodermi stele 'sse mõõdetakse sibula juurte eksudaati. Hodges ja Vaadia (1964) demonstreerisid, et sibula detopped juured toodavad eksudaati ja jäävad 19 tunniks metaboolselt aktiivseks. Antud uurimuses eritasid tükeldatud sibulajuured eksudaati vähemalt 17 tundi.

Sibulataimedel võib esineda kaltsiumipuudust, mille vastu kasutatakse spetsiifilisi kunstväetisi.

Kloor

Klooriühendeid omastab sibulataim uurijate arvates atmosfäärist peamiselt lehtede kaudu, kuid lehtede ja juurte kloorisisaldus taime elutsükli jooksul ühtlustuvad. 

Kloori kui essentsiaalse toitaine tähtsust taimede jaoks uurisid Stout, Johnson ja Broyer (1954) küll tomatitaimede kaudu, kuid kloriinipuudushaiguse kohta käivat kohaldatakse ka teistele taimedele.Perry R. Stout, C. M. Johnson ja T. C. Broyer, Chlorine in Plant Nutrition experiments with plants in nutrient solutions establish chlorine as a micronutrient essential to plant growth., CALIFORNIA AGRICULTURE, september 1956,(tarve 5.09.2015)(inglise keeles)

Mulla veelises osas oleva ja taimejuurtesse liikuva kloori (Cl), kloriidiooni vormis, ülesanded taime juurte arengus pole selged, osade uurijate arvates võib kloriidioon (Cl–) mikrotoitainena (mikroelement) essentsiaalne ollaWilliam M. Randle, Chloride Requirements in Onion: Clarifying a Widespread Misunderstanding, Better Crops/88 väljaanne (2004, nr 4), vaadatud 31.07.2015) kuid suuremates kogustes taimetoksiinina toimida, teiste arvates on kloor vajalik sibula moodustamiseks; kloori võidakse manustada taimele ka kunstväetiste näol; kloor on taimes kloriidioonina (Cl-) ja see on vajalik mitmete ensüümide toimimisel nagu asparagine synthetase, amülaas, ATPaas aga ka mitmete fotosünteesi fotosüsteem II-s osalevate ensüümide aktivatsioonil. Kiirelt laienevate kudede rakkudes, nagu juurde ja võrsete pikenevad rakud akumuleerub kloor tonoplasti. Kloor koos kaaliumiga osaleb õhulõhede avamisel ja malate sünteesil guard rakkudes, kuid sibula guard rakud ei sünteesi nimetatud ainet.

Lämmastik

Lämmastik on elaval sibulataimel ensüümide, vitamiinide, klorofülli ja teiste taimemolekulide koostisosa, mis on hädavajalik taime kasvuks ja arenguks.Role of Nitrogen in Onion Production, vaadatud 24.07.2015) 

Selle elemendi puudus võib sibulataimel põhjustada lämmastikupuudust, mille vastu kasutatakse mulla ja taimede tarvis spetsiifilisi lämmastikuväetisi.

Molübdeen
Mullas oleva ja taimesse liikuva molübdeeni (Mo) (järjenumber 42) ülesanded taime juurte arengus ja roll hariliku sibula elutsüklis pole selge, käesoleval ajal peetakse molübdeeni hädavajalikuks toiteelemendiks (mikroelement). Molübdeeni (MoO42−) vastuvõtt juurtesse oleneb mulla molübdeeni sisaldusest (väiksemad kogused absorbeeritakse suuremad kogused liiguvad difusiooniprotsesside läbi) ja allub metaboolsele kontrollile, seda leidub kõikides kudedesBRENT N. KAISER jt, The Role of Molybdenum in Agricultural Plant Production, Ann Bot (oktoober 2005) 96 (5): 745–754. doi: 10.1093/aob/mci226, 20. juuli 2005, vaadatud 3.08.2015); arvatakse mõjutavat taimes süsivesikute ja lämmastiku ainevahetust ning nitraatide omastamist, kiirendab taime ja soodustab mügarbakterite arengut, Seda vajavad ensüümid nitrate reductase (raua-väävli molübdeeni flavoproteiin), xanthine dehydrogenase (XDH; EC 1.2.1.37), aldehyde oxidase (AO; EC 1.2.3.1) ja sulphite oxidase ja osaleb L-askorbiinhape (C-vitamiin) ja hormoonide biosünteesis. Selle elemendi puudus, adekvaatseks peetakse sisaldust 0.,15-,30 ppmMolybdenum Ranges in Soils and Tissue, vaadatud 3.08.2015) võib sibulataimel molübdeenipuudust põhjustada, mille teraapiaks kasutatakse spetsiifilisi molübdeeniväetisi, ja ülekülluse korral molübdeenimürgistust.

Vask
Selle elemendi puudus võib sibulataimel põhjustada vasepuudustRole of Copper in Onion Production, vaadatud 24.07.2015), mille vastu kasutatakse mulla ja taimede tarvis spetsiifilisi vaseväetisiCopper Nutrition and Metalosate® Copper COPPER IN THE SOIL, vaadatud 31.07.2015), ja ülekülluse korral vasemürgistust (mille toime kestab aastaid).

Vaieldava vajalikkusega taimetoiteelemendid
Seleen (Se)
Seleen toimib katalüsaatorina, see tõmmatakse (absorptsioon) juurerakkudesse läbi plasmamembraani (ensümaatiline kontroll: arüülsulfataasid (EC 3.1.6.1), choline-sulfatase (EC 3.1.6.6)) ja edasi sibulasse. 

Sibula seleenisisaldus ja -ringlus on varieeruv ja oleneb paljudest teguritest, arvatakse, et siin mängivad rolli mulla pH
(langus vähendab seleeni omastatavust taime jaoks), teiste katioonide ja ioonide olemasolu ja/või puudumine. Seleeni puudumine või liig väike kogus võib seleenipuudust põhjustada, mille teraapiaks kasutatakse spetsiifilisi seleeniga rikastatud väetisi, ja ülekülluse korral seleenimürgistust (toime väävli metabolismi sekkumise tõttu). 

Ühes hariliku sibula ja Se testis inhibeeris inorgaaniline (enim Se(IV)seleenium) juurte kasvu.M. Michalska-Kacymirow, Biological and chemical investigation of Allium cepa L. response to selenium inorganic compounds, Anal Bioanal Chem. 2014; 406(15): 3717–3722, 21. märts 2014, doi:10.1007/s00216-014-7742-7, 
PMCID: PMC4026625,(tarve 17.08.2015)(inglise keeles)

Arvatakse, et sibul kuulub seleenirohekte köögiviljade hulka ja tal on võimekus inorgaanilise seleeni biotransformatsiooniks selle orgaanilisteks derivaatideks – selenoaminohapeteks, näiteks Se-methylselenocysteine ja γ-glutamyl-Se-methylselenocysteine. Seleeni sisaldavad aminohapped on selenomethionine, Se-propenylselenocysteine selenoxide. Orgaaniliseks muudetakse Se tõenäoliselt kloroplastides.

European Medicine Agency 27. märtsi 2012 raporti kohaselt sisaldab hariliku sibula sibul seleeni-derivaate :γ- glutamyl-Se-methylselenocysteine, Se-methylselenocysteine, “Se-alliins”, Se-methionine, Secystine/Se-cysteine
(Arnault ja Auger, 2006).European Medicine Agency, Assessment report on Allium cepa L., bulbus, 27. märts 2012,(tarve 17.08.2015) (inglise keeles)

Eesti mullastiku seleenisisalduse, ka loomade ning inimeste seleeniga varustatuse kohta on andmed seni puudulikud, mistõttu toetutakse varasematele uuringutele ja sarnasusele Põhjamaadega ning loetakse Eesti seleenidefitsiitseks piirkonnaks.JÕUDLUSKONTROLLI KESKUS, Kreutzwaldi 48A, 50094 Tartu, EESTIS TOODETAVA PIIMA SELEENISISALDUSE UURINGUST,(tarve 17.08.2015)

Seleeni võidakse kasvu ajal lisada ka selleks, et mitmekordselt suurem seleenisisaldus (seleeniga 'rikastatud' sibulad)Priit Põldma, Ulvi Moor, Tõnu Tõnutare, Koit Herodes, Riin Rebane, SELENIUM TREATMENT UNDER FIELD CONDITIONS AFFECTS MINERAL NUTRITION, YIELD AND ANTIOXIDANT PROPERTIES OF BULB ONION (Allium cepa L.), Acta Sci. Pol., Hortorum Cultus 12(6) 2013, 167–181, vaadatud 3.08.2015) aitaks sööja füsioloogiat aktiivselt mõjutada.

Metallid

Plii

Plii (sümbol Pb) on keemiline element järjekorranumbriga 82 ja see kuulub metallide hulka, kuid elemendi roll sibulajuurte arengus ja/või elutsüklis pole selge, tõenäoliselt on see toksiline element taimede jaoks siiski mitteessentsiaalne. 

Uuringud plii toime kohta taimedele paljastavad, et see metall on tugevalt fütotoksiline: inhibeerib kasvu ja toimib genotoksiliselt ja võib isegi taime surma esile kutsuda (Gichner jt 2008; Liu jt 2008).

Uuringus püüti elektronmikroskoobiga mõõta hariliku sibula juuretippudest välja pestava plii hulka. Sibulataimi töödeldi veekultuurina Pb(NO3)2 -ga. 96,2% taimekultuuri imbunud pliist jäi kudedesse pidama ja ei pestud välja ka dehüdratsiooniprotsessi käigus. 3,8% pliist, mis keemilise protseduuri käigus kadunuks jäi, pool pesti välja osmiumi tetroksiidi fiksatsiooni käigus. Antosiewicz ja Wierzbicka, Localization of lead in Allium cepa L. cells by electron microscopy, Journal of Microscopy, 195. Väljaanne, nr 2, lk 139-146, august 1999, DOI: 10.1046/j.1365-2818.1999.00492.x, (inglise keeles)

Katse viidi läbi hariliku sibula juurte juurdekasvu apikaalse meristeemiga ( Wierzbicka & Antosiewicz, 1988). Taimede ettevalmistust katseks, selleks et tagada ühtlane juurekasv, kirjeldas Wierzbicka (1987c). Taimi kasvatati growth phytotron chamber is 24 °C ja 16:8 h valgusreziimil destilleeritud vees ja pideva õhustusega 150 l mahutites ( Michalak & Wierzbicka, 1998). Kui juured kasvasid 2–3 cm pikkuseks, siirdati katsesibulad (60 sibula sibulat) 6 tunniks 2,5 mg dm−3Pb2+ lahusesse [Pb(NO3)2 vormis], jättes 10 sibulat kontrollrühmana destilleeritud vette. Pärast 6-tunnist inkubatsiooni lõigati kõikide, nii 60 katse- kui 10 kontrollsibulate, juuretipud 3 mm pikkuselt ära (ligi 2000 juurt) ja jagati 18 rühma, iga rühm koosnes 100 juuretipust. Nii moodustati 15 katse- ja 3 kontrollrühma. Juuretipud allutati fiksatsiooni- ja dehüdratsiooniprotsessidele, et neid oleks võimalik elektronmikroskoobiga vaadelda. 

6 tundi kestnud inkubatsioonile järgnes kohene sibula juuretippude pliisisalduse määramine 3. katse ja 3. kontrollrühmas. 12 juuretipu katserühma allutati fiksatsiooni- ja dehüdratsiooniprotsessidele, mille käigus 3 rühma pandi kõrvale ja mõõdeti nende rühmade pliisisaldust. Pliisisaldust mõõdeti protseduuri ajal 4. punktis: pärast juuretippude pesemist vees ja fikseerimist glutaaraldehüüdis (pH 7.3); pärast loputamist kakodülaadipuhvris (pH 7.3) ja järelfikseerimist osmium tetroksiidis (OsO4); pärast loputamist kakodülaadipuhvris, vees ja dehüdreerimist alkoholis ja töötlemist propüleen oksiidiga; pärast loputamist kaodülaadipuhvris, vees ja kiiret dehüdratsiooni atsetoonis. 

Kõik juuretipud seejärel kaaluti, kuivatati 90 °C 24 h (igas juuretipu rühmas määrati värske ja kuivmassi osakaalud) ja digested kontsentreeritud lämmastikhappes ja vesinikperoksiidis. Plii sisaldus määrati grafiittoru- ehk elektrotermilise aatomiabsorptsioonispektroskoopiaga (Beckman 1268).

Järelejäänud katse- ja kontrollrühmade juuretipud töödeldi analoogselt läbi kõikide fiksatsiooni- ja dehürdatsiooniprotsesside. Juuretipud sisestati Epon 812-sse ja neist valmistati üliõhukesed lõigud. Nende lõikude jahvatatud meristeemi vaadeldi, tuvastamaks electron-dense deposits ja määramaks eelkirjeldatud kahel meetodil (ülikiire atsetoonis, aeglasem alkoholis) saadud fiksatsioonide kvaliteeti, elektronmikroskoobiga. Link Systemsi meetodiga viidi läbi electron-dense ladestiste mikroanalüüs, kasutades röntgenikiirguse mikroanalüsaatori (Link System 10 000) lisaseadmena JEOL JEM 1200 Ex mikroskoopi. Elektronide kiirega (inglise keeles electron beam) töödeldi acceleration voltage 40 kV, take-off angle 40° 200 s perioodi vältel.

Pärast 6-tunnist inkubatsiooni 2,5 mg dm−3 Pb2+, sisaldasid juuretipud kuivmassis 542 mg Pb kg−1. Pärast veega loputamist ja
fikseerimist glutaaraldehüüdis alanes nende kudede pliisisaldus 456 mg Pb/kg kuivmassi kohta. Juuretippude pliisisalduse tulemid ei ole selles katses võrreldavad kuna näidiste kaal katse käigus muutus. Vaatamata sellele arvutati välja juuretipu kudede pliisisaldus ühiku kohta kuivmassis. 

Juuretippude rühm (100 juuretippu) võttis 6 h inkubatsiooni vältel vastu keskmiselt ligi 11 950 pg pliid. Plii kogus, mis kogu töötlemisprotsessi käigus juurtest välja pesti, oli keskmiselt 406 pg, kui dehüdratsiooniks kasutati atsetooni ja 514 pg kui kasutati alkoholi ja propüleenoksiidi.  

Kontrollrühmas ei tuvastatud suuri electron-dense ladestisi. Katsematerjalis aga leidus selliseid ladestisi rohkelt rakukestas, sagedasti rakuvaheruumis ja middle lamella s ning plasmalemma lähedal. Plii ladestus ka vakuoolidesse. Vakuoolid olid sagedasti pikenenud, mis võib indikeerida seda, et need olid hiljuti formeerunud endoplasmaatilisest retiikulumist. Pliid leiti (kinnitatud röntgenikiirguse mikroanalüüsiga) rakukesta ja vakuoolide electron-dense ladestistes, kuid mitte tsütoplasmas, mikrosoomides, rakutuumas ja tuumakestes. Erinevusi ladestiste jaotuses ja suuruses ei leitud alkoholi versus atsetooniga dehüdreeritud kudedes.

Teises katses kasutati terveid ja ühesuurusi A. cepa L. 'Polanowska' sibula sibulaid, need omandati ‘Polan’ Company-st (Kraków, Poola), pärast soomuste eemaldamist asetati sibulad klaaskonteineritesse, mis olid täidetud Hoaglandi lahusega: KNO3 (0,51 g/l), Ca(NO3)2·4H2O (1,18 g/l), MgSO4·7H2O (1,23 g/l), KH2PO4 (0,14 g/l) ja FeEDTA (5 mg/l), pH 6,5, ja kasvatati kultuuris pimedas 21 °C juures. Sibulate 2 päeva vanuseid juuri töödeldi 2 h Pb(NO3)2 vesilahusega, kontsentratsioonis 100 μM, kas koos ehk ilma eelneva inkubatsioonita ATH-rikkas ekstraktis (250 μM, 3 h). Kontrolliks olevaid juuri hoiti destilleeritud vees. Katses kasutatavad olud määrati eelnevate eksperimentidega ja on samad kui eelmistes uuringutes (Glińska jt 2007; Glińska ja Gabara 2011).

Juurte ja võrsete pliikoguse kindlakstegemiseks kuivatati taimeorganeid 60 °C kuni püsiva kaaluni (inglise keeles constant weight). Kuivatatud taimekoed (0,2 g) asetati Teflon vessels ja lisati igasse 5 ml 65% HNO3 ja 1 ml 30% H2O2. Näidised digested Ethos-1 mikrolaine suletud süsteemis
(Milestone Inc.) 200 °C 20 min. Pärast mineraliseerumist asetati näidised 25 ml mõõteanumasse, mis olid täidetud deioniseeritud veega. Pb sisaldus määrati Optima 2000 DV ICP-OES järjestikuse spektromeetriga (Perkin-Elmer) lainepikkusel 220,353 nm. Merck ICP multi-element standard solution it kasutati kalibratsiooni kurvi tarvis. Pb sisaldus määrati milligrammides kilogrammi kuivmassi kohta (DW).

Plii paiknemine juure ja ristlõike osas määrati kasutades sodium rhodizonate meetodit (Glińska ja Gabara 2002). Juured värviti (inglise keeles stained) leotades neid 12 h värskelt valmistatud 0,2% sodium rhodizonate 0,1 M tsitraadi puhverlahuses, mille pH oli 5,0. Seejärel pesti liigne värv maha ja punakas-pruuni juureosa, mis indikeeris Pb olemasolu, analüüsiti ja dokumenteeriti. Selleks, et määrata plii asukohta anatoomilisel tasandil, analüüsiti värvunud juurte käsitsi tehtud ristlõikeid (0,5 cm juuretipust) valgusmikroskoobiga ECLIPSE 50i (NICON), mis varustatud digifotoaparaadiga Power Shot A 640 (Canon).

Makromolekulid

Makromolekulid on suure molekulmassiga molekulid, mille hulka arvatakse traditsiooniliselt arvatakse siia biopolümeeridest nukleiinhapped, valgud, süsivesikud, lipiidid molekulid, ning mittepolümeersetest molekulidest mitmed tsüklilised molekulid.

Taimerakud on võimelised sünteesima polüsahhariide (näiteks glükaane), peptiide, valke (allo- ja isoensüüme, lektiine) jpt. 

Lektiinid

Sibula lektiine leidub nii juurtes kui ka sibulalehtedes. Arvatakse, et taimelektiinid toimivad mikroorganismide, viiruste, seente, kahjurputukate ja nematoodide 'koloniseerimisprotsesside' korral sibulataime terviklikkuse kaitsel esimese rea molekulidena, nende toimine meenutab antikehade toimimist kuid neid ei liigitata immuunkaitse hulka. Taimelektiinid on sekundaarsed metaboliidid, mis seovad sibularaku pinnal spetsiifiliselt mannoosi (süsivesik), sibulalektiin 'seondub' (aglutinatsioon) küüliku kuid mitte inimese erütrotsüütidegaEls. J. M. Van Damme jt, "Handbook of Plant Lectins: Properties and Biomedical Applications", lk 90, 1998, vaadatud 22.07.2015).

Allium cepa agglutinin

Biokatsed indikeerivad, et harilikust sibula ekstraktist eraldatud lektiin Allium cepa agglutinin (tähis ACA) säilitab oma biokeemilised karakteristikud ka loomorganismides, evides immunomodullatoorseid toimeid, puhastatud ACA indutseerib in vitro Th1-tüüpi immuunvastuseid.Prasanna VK, Venkatesh YP, Characterization of onion lectin (Allium cepa agglutinin) as an immunomodulatory protein inducing Th1-type immune response in vitro., Int Immunopharmacol. 2015 juuni;26(2):304-13. doi: 10.1016/j.intimp.2015.04.009., (vaadatud 12.08.2015)

Saponiinid
Sibula saponiinid on sekundaarsed metaboliidid, nagu beetasitosterool, oleanolic acid, β-amyrin C30H50O jpt. Sibula steroidsete saponiinide hulka kuluvad diosgeniin, ruscogenin, ceposide A, ceposide B, ceposide C, cepagenin, ceparosides C ja D. Allium cepa L. var. Tropea on eraldatud furostanol saponins : tropeoside A1/A2 (1a/1b) ja tropeoside B1/B2 jt.T. K. Lim, https://books.google.ee/books?id=t22vBQAAQBAJ&pg=PA148&lpg=PA148&dq=ceposide+A&source=bl&ots=SPFnHKn4bO&sig=2gvkTNHeqBRfpnIEAW1MigpsKj0&hl=et&sa=X&ved=0CCoQ6AEwAmoVChMI3fTW_-G2xwIV599yCh1WfwHb#v=onepage&q=ceposide%20A&f=false "Edible Medicinal and Non Medicinal Plants: Volume 9, Modified Stems, Roots ...", lk 148, 2015, Google'i raamatu(tarve 20.08.2015)(inglise keeles)

Sibula saponiinidel on immunoloogilise kaitse funktsioonid näiteks seente vastu. Arvatakse, et mükostaatiline aktiivsus toimub saponiinide ja rakumembraani koostisainete, nagu steroolide, valkude ja fosfolipiidide vaheliste interaktsioonide tulemusel seente rakumembraanidele ja ergosterooli kompleksidele; ceposide A, ceposide B ja ceposide C toimivad in vitro mükostaatiliselt Botrytis cinerea ja Trichoderma atroviride seentele, kuid peaaegu mitte seeneliikidele Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici, Sclerotium cepivorum ja Rhizoctonia solani.Lanzotti V jt, Antifungal saponins from bulbs of white onion, Allium cepa L., 
Phytochemistry. veebruar 2012 ;74:133-9. doi: 10.1016/j.phytochem.2011.11.008.,(tarve 20.08.2015)(inglise keeles)

 Viited 

 Kirjandus 
 Wierzbicka, M. (1987a), Lead accumulation and its translocation barriers in roots of Allium cepa L. − autoradiographic and ultrastructural studies., Plant Cell Environ. 10, 17 26.
 Wierzbicka, M. (1987b), Lead translocation and localization in Allium cepa L. root., Can. J. Bot. 65, 1857–1860.
 Wierzbicka, M. (1987c), An improved method of preparing onion bulbs for the Allium test., Acta Soc. Bot. Pol. 56, 43–53.
 Wierzbicka, M. (1994), The resumption of mitotic activity in Allium cepa L. root tips during treatment with lead salts., Environ. Exp. Bot.34, 173–180.
 Michalak, E. & Wierzbicka, M. (1998), Differences in lead tolerance between Allium cepa plants developing from seeds and bulbs., Plant Soil, 199, 251-260.
 Wierzbicka, M. (1998), Lead in the apoplast of Allium cepa L. root tips − ultrastructural studies., Plant Sci. 133, 105-119.
 Wierzbicka, M. (1999a), Comparison of lead tolerance in Allium cepa with other plant species., Environ. Pollut. 104, 41-52.
 Wierzbicka, M. (1999b), The effect of lead on the cell cycle in the root meristem of Allium cepa L. Protoplasma, in press. Maclon AES (1975), Cortical cell fluxes and transport to the stele in excised root segments of Allium cepa L. II. Calcium., Planta 122: 131–141
 Peterson CA, Emanuel ME, Wilson C (1982), Identification of a Casparian band in the hypodermis of onion and corn roots., Can J Bot 60: 1529–1535
 Wierzbicka M (1986), Lead accumulation and its translocation barriers in Allium cepa L. autoradiographic and ultrastructural studies., Plant Cell Environ 10: 17–26
 Navas AH, Gracia-Herdugo G (1988), Growth inhibition induced by vanadate in onion roots., Environ Exp Bot 28: 131–136
 Peterson CA (1987), The exodermal Casparian band of onion roots blocks the apoplasic movement of sulphate ions., J Exp Bot 38: 2068–2081
 Maclon AES, Ron MM, Sim A (1990), Cortical cell fluxes of ammonium and nitrate in excised root segments of Allium cepa L., Planta 129: 141–152
 Barnabas AD, Peterson CA (1992) Development of Casparian bands and suberin lamellae in the endodermis of onion roots., Can J Bot 70: 2233–2237
 Peterson CA, Moon GJ (1993), The effect of lateral root outgrowth on the structure and permeability of the onion root exodermis., Bot Acta 106: 411–418
 Barrowclough DE, Peterson CA, Steudle E (2000) Radial hydraulic conductivity along developing onion roots., J Exp Bot 51: 547–557
 Cholewa E, Peterson CA (2001) Detecting exodermal Casparian bands in vivo and fluid-phase endocytosis in onion (Allium cepa L.) roots., Can J Bot 79: 30–37
 Ma F, Peterson CA (2001) Frequencies of plasmodesmata in Allium cepa L. roots: implications for solute transport pathways.'', J Exp Bot 52: 1051–1061
 W.R. Whalley, J. Lipiec, W.E. Finch‐Savage, R.E. Cope, L.J. Clark ja H.R. Rowse, Water stress can induce quiescence in newly‐germinated onion (Allium cepa L.) seedlings, J. Exp. Bot. (2001) 52 (358): 1129-1133.

Kategooria:Botaanika