Obrana rastlín proti toxickému pôsobeniu arzénu: kľúčová rola arzenátreduktázy?

Abstract

Arzén v jeho rozličných formách je jedným z najtoxickejších environmentálnych kontaminantov, ktorý je taktiež prijímaný rastlinami a dokáže ovplyvniť ich vitalitu. Rizikovou kategóriou sú kultúrne plodiny, u ktorých As kontaminácia znižuje celkový výnos a v dôsledku toho sa As dostáva do potravového reťazca. Jeho anorganické (arzenit a arzenát) a organické (methylované) formy sú prijímané koreňmi a rhizómami, kde sa buď môžu akumulovať, alebo sú translokované a následne hromadené v nadzemných častiach. Arzenátreduktáza je enzým, ktorý katalyzuje redukciu arzenátu na arzenit, čím ovplyvňuje nielen celkovú toxicitu As v rastline, ale aj jeho transport medzi podzemnými a nadzemnými orgánmi a detoxifikáciu. Súčinnosť jednotlivých mechanizmov príjmu, translokácie a detoxifikácie As však nie je dopodrobna preskúmaná. Cieľom tejto bakalárskej práce bolo analyzovať a porovnať význam arzenátreduktázy v týchto procesoch na modelovom organizme Arabidopsis thaliana, na kultúrnej plodiny ryži a u hyperakumulátora arzénu Pteris vittata. Rozličná tolerancia horeuvedených organizmov voči As a ich rozdiely v prednostnom mieste ukladania As v listoch alebo v semenách by mohli byť využité pre rozličné účely, ako napríklad pri fytoremediácii As-kontaminovaných pôd, alebo pri selekcii rastlín s cieľom obmedzenia príjmu...

Arsenic in its various forms is one of the most toxic environmental contaminants, which is also taken up by plants and can affect their vitality. The risk category is crops where As contamination reduces the overall yield and through which As enters the food chain. Its inorganic (arsenite and arsenate) and organic (methylated) forms are taken up by roots and rhizomes, where they can either accumulate or be translocated and subsequently stored in shoots. Arsenate reductase is an enzyme that catalyses the reduction of arsenate to arsenite, thereby affecting not only the overall toxicity of As in the plant, but also its transport between underground and aboveground organs. However, the interplay of the different mechanisms of As uptake, translocation and detoxification has not been investigated in detail. The aim of this bachelor thesis was to analyze and compare the importance of arsenate reductase in these processes in the model organism Arabidopsis thaliana, in a rice crop and in the arsenic hyperaccumulator Pteris vittata. The different tolerance of these organisms to As and their differences in the preferential site of As deposition in leaves or seeds could be used for different purposes, such as in the phytoremediation of As-contaminated soils, or in limiting the uptake or translocation of As to...