Токсичность лантана и церия в условиях биотеста с луком репчатым (Allium cepa)

Токсичность лантана и церия в условиях биотеста с луком репчатым (Allium cepa)

Автор: Котельникова А.Д., Фастовец И.А., Рогова О.Б., Столбова В.В.

Журнал: Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева @byulleten-esoil

Статья в выпуске: 89, 2017 года.

Бесплатный доступ

Поступление редкоземельных элементов в почву сопряжено с определенными экологическими рисками, а отсутствие нормативов содержания в объектах окружающей среды вызывает необходимость оценки влияния на биоту. Использование биотестов позволяет не только выявить потенциальную интегральную токсичность по изменению ростовых показателей, но также охарактеризовать влияние исследуемого вещества на генетический аппарат клеток тест-объекта. В настоящем исследовании использовали тест-систему с луком репчатым ( Allium cepa L.) для характеристики интегральной фитотоксичности, а также цито- и генотоксичности хлоридов лантана и церия. Тестировали следующие концентрации лантана: 0 (контроль), 10, 20, 50, 100 и 200 мг/л; для церия испытывали несколько меньшие дозы: 0 (контроль), 2, 5, 10, 30 и 50 мг/л. Показано значимое уменьшение доли делящихся клеток (митотического индекса) для всех исследованных концентраций лантана и концентраций церия 5 мг/л и более. Частота встречаемости патологий митоза по сравнению с контролем была значимо больше для концентраций 50 мг/л при тестировании растворов лантана и церия, что свидетельствует о генотоксичности этих редкоземельных элементов. Уменьшение митотического индекса сопровождалось уменьшением длины корня лука в биотестах как с лантаном, так и с церием.

Еще

Редкоземельные элементы, биотестирование, фитотоксичность, генотоксичность

Короткий адрес: https://sciup.org/14313712

IDR: 14313712   |   DOI: 10.19047/0136-1694-2017-89-54-67

Список литературы Токсичность лантана и церия в условиях биотеста с луком репчатым (Allium cepa)

  • Концевая И., Толкачева Т. Совершенствование методики биотестирования на основе Allium-теста//Веснiк Вiцебскага дзяржаўнага ўнiверсiтэта. 2012. № 6 (72). С. 57-65.
  • Соловых Г., Голинская Л., Кануникова Е. Редкоземельные металлы как один из факторов мутагенности//Гигиена и санитария. 2012. № 3. С. 23-25.
  • Anawar H.M., do Carmo Freitas M., Canha N., Dionísio I., Dung H.M., Galinha C. et al. Assessment of bioaccumulation of REEs by plant species in a mining area by INAA, J. Radioanalytical Nuclear Chem, 2012, V. 294, No. 3, pp. 377-381.
  • Ateeq B., Farah M.A., Ali M.N., Ahmad W. Clastogenicity of pentachlorophenol, 2,4-D and butachlor evaluated by Allium root tip test, Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, 2002, V. 514, No. 1, pp. 105-113.
  • Castor S.B., Hedrick J.B. Rare earth elements, Industrial minerals volume, 7th edition: Society for mining, metallurgy, and exploration, Littleton, Colorado, 2006, pp. 769-792.
  • Catinat M. Critical Raw Materials for the EU-Report of the Ad-Hoc Working Group on Defining Critical Raw Materials. EC, Brussels, Belgium, 2010.
  • d’Aquino L., De Pinto M.C., Nardi L., Morgana M., Tommasi F. Effect of some light rare earth elements on seed germination, seedling growth and antioxidant metabolism in Triticum durum, Chemosphere, 2009, V. 75, No. 7, pp. 900-905.
  • de Oliveira C., Ramos S.J., Siqueira J.O., Faquin V., de Castro E.M., Amaral D.C., et al. Bioaccumulation and effects of lanthanum on growth and mitotic index in soybean plants, Ecotoxicology and Environmental Safety, 2015, V. 122, pp. 136-144.
  • Diatloff E., Smith F.W., Asher C.J. Rare earth elements and plant growth: I. Effects of lanthanum and cerium on root elongation of corn and mungbean, J. Plant Nutrition, 1995, V. 18, No. 10, pp. 1963-1976.
  • Fashui H., Ling W., Chao L. Study of lanthanum on seed germination and growth of rice, Biol. Trace Element Res, 2003, V. 94, No. 3, pp. 273-286.
  • Fiskesjö G. The Allium test as a standard in environmental monitoring, Hereditas, 1985, V. 102, No. 1, pp. 99-112.
  • Fiskesjö G. The Allium test-an alternative in environmental studies: the relative toxicity of metal ions, Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis, 1988, V. 197, No. 2, pp. 243-260.
  • Gao X., Alvo M., Chen J., Li G. Nonparametric multiple comparison procedures for unbalanced one-way factorial designs, J. Statistical Planning and Inference, 2008, V. 138, No. 8, pp. 2574-2591.
  • Gonzalez V., Vignati D.A., Leyval C., Giamberini L. Environmental fate and ecotoxicity of lanthanides: Are they a uniform group beyond chemistry?, Environ. Int., 2014, V. 71, pp. 148-157.
  • González V., Vignati D.A., Pons M.-N., Montarges-Pelletier E., Bojic C., Giamberini L. Lanthanide ecotoxicity: First attempt to measure environmental risk for aquatic organisms, Environ. Poll, 2015, V. 199, pp. 139-147.
  • Hu Z., Richter H., Sparovek G., Schnug E. Physiological and biochemical effects of rare earth elements on plants and their agricultural significance: a review, J. Plant Nutrition, 2004, V. 27, No. 1, pp. 183-220.
  • Hu Z., Haneklaus S., Sparovek G., Schnug E. Rare Earth Elements in Soils, Com. Soil Sci. Plant Anal., 2006, V. 37, No. 9-10, pp. 1381-1420.
  • Konietschke F., Placzek M., Schaarschmidt F., Hothorn L.A. nparcomp: an R software package for nonparametric multiple comparisons and simultaneous confidence intervals, J. Statistical Software, 2015, V. 64, No. 9, pp. 1-17.
  • Kruskal W.H., Wallis W.A. Use of Ranks in One-Criterion Variance Analysis, J. Am. Statistical Association, 1952, V. 47, No. 260, pp. 583-621.
  • Kulaksız S., Bau M. Rare earth elements in the Rhine River, Germany: first case of anthropogenic lanthanum as a dissolved microcontaminant in the hydrosphere, Environ. Int., 2011, V. 37, No. 5, pp. 973-979.
  • Leme D.M., Marin-Morales M.A. Allium cepa test in environmental monitoring: a review on its application, Mutation Res./Rev. Mutation Res, 2009, V. 682, No. 1, pp. 71-81.
  • Li J.-Y., Jiang A.-L., Chen H.-Y., Wang Y., Zhang W. Lanthanum Prevents Salt Stress-induced Programmed Cell Death in Rice Root Tip Cells by Controlling Early Induction Events, J. Integrative Plant Biol, 2007, V. 49, No. 7, pp. 1024-1031.
  • Liang T., Zhang S., Wang L., Kung H.-T., Wang Y., Hu A., et al. Environmental biogeochemical behaviors of rare earth elements in soil-plant systems, Environ. Geochemistry Health, 2005, V. 27, No. 4, pp. 301-311.
  • Nagahashi G., Thomson W.W., Leonard R.T. The Casparian Strip as a Barrier to the Movement of Lanthanum in Corn Roots, Science, 1974, V. 183, No. 4125, pp. 670-671.
  • Pang X., Li D., Peng A. Application of rare-earth elements in the agriculture of China and its environmental behavior in soil, Environ. Sci. Poll. Res, 2002, V. 9, No. 2, pp. 143.
  • Qin R., Wang C., Chen D., Björn L.O., Li S. Copper-induced root growth inhibition of Allium cepa var. agrogarum L. involves disturbances in cell division and DNA damage, Environ. Tox. Chem, 2015, V. 34, No. 5, pp. 1045-1055.
  • Sadeghi M., Petrosino P., Ladenberger A., Albanese S., Andersson M., Morris G., et al. Ce, La and Y concentrations in agricultural and grazing-land soils of Europe, J. Geochemical Exploration, 2013, V. 133, pp, 202-213.
  • Sehgal R., Roy S., Kumar V. Evaluation of cytotoxic potential of latex of Calotropis procera and Podophyllotoxin in Allum cepa root model, Biocell, 2006, V. 30, No. 1, pp. 9-13.
  • Song W., Hong F., Wan Z. Effects of lanthanum element on the rooting of loquat plantlet in vitro, Biological Trace Element Research, 2002. V. 89, No. 3, pp. 277-284.
  • Tyler G. Rare earth elements in soil and plant systems-A review, Plant and soil, 2004. V. 267, No. 1-2, pp. 191-206.
  • von Tucher S., Schmidhalter U. Lanthanum uptake from soil and nutrient solution and its effects on plant growth, J. Plant Nutrition and Soil Sci., 2005. V. 168, No. 4, pp. 574-580.
  • Wang C., Lu X., Tian Y., Cheng T., Hu L., Chen F., et al. Lanthanum Resulted in Unbalance of Nutrient Elements and Disturbance of Cell Proliferation Cycles in V. faba L. Seedlings, Biological Trace Element Research, 2011a. V. 143, No. 2, pp. 1174-1181.
  • Wang C., He M., Shi W., Wong J., Cheng T., Wang X., et al. Toxicological effects involved in risk assessment of rare earth lanthanum on roots of Vicia faba L. seedlings, J. Environ. Sci., 2011b. V. 23, No. 10, pp. 1721-1728.
  • Wang C., Zhang K., He M., Jiang C., Tian L., Tian Y., et al. Mineral nutrient imbalance, DNA lesion and DNA-protein crosslink involved in growth retardation of Vicia faba L. seedlings exposed to lanthanum ions, J. Environ. Sci., 2012. V. 24, No. 2, pp. 214-220.
  • Xu C.-M., Zhao B., Wang X.-D., Wang Y.-C. Lanthanum relieves salinity-induced oxidative stress in Saussurea involucrata, Biologia Plantarum, 2007. V. 51, No. 3, pp. 567-570.
  • Xu Q.-M., Wang Y.-Z., Liu H., Cheng J.-S. Physiological responses and chromosomal aberration in root tip cells of Allium sativum L. to cerium treatments, Plant and Soil, 2016. V. 409, No. 1-2, pp. 447-458.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp