Usefulness of 5-aminolevulinic acid in cadmium phytoextraction process
ZBIGNIEW JAROSZ
Katedra Biologicznych Podstaw Technologii Żywności i Pasz, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, ul. Głęboka 28, 20-612 LublinKATARZYNA DZIDA
Katedra Uprawy i Nawożenia Roślin Ogrodniczych Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie ul. S. Leszczyńskiego 58, 20-068 LublinKAROLINA PITURA
Katedra Uprawy i Nawożenia Roślin Ogrodniczych Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie ul. S. Leszczyńskiego 58, 20-068 LublinJOANNA KONOPIŃSKA
Katedra Uprawy i Nawożenia Roślin Ogrodniczych Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie ul. S. Leszczyńskiego 58, 20-068 LublinLIDIA NOWAK
Katedra Uprawy i Nawożenia Roślin Ogrodniczych Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie ul. S. Leszczyńskiego 58, 20-068 LublinAbstract
The aim of studies carried out in the greenhouse on sunflower (Helianthus annuus) grown in the medium containing 200 mg Cd ∙ dm-3 was to evaluate the impact of foliar nutrition with 5-aminolevulinic acid (5-ALA) on the productivity and chemical composition of the plants. Studies pointed to a 12.4% decrease of the weight of sunflower shoots grown in treatments with the addition of 200 mg Cd ∙ dm-3 as compared to the control without cadmium. The study revealed a 10.1 to 23.4% increase in the aboveground matter of sunflower sprayed with 5-ALA solution at the concentrations of 0.01; 0.05; 0.1 mg ∙ dm-3 as compared to plants grown in the medium containing 200 mg Cd ∙ dm-3 with no 5-ALA spraying. Sunflower leaves sprayed with 5-ALA solution contained from 9.9 to 27.0% more cadmium in comparison to plants not sprayed with the agent. In sunflower shoots sprayed with a solution of 5-ALA an increase of the cadmium content was observed from 10.4 to 29.1% and in the roots from 19.3 to 48.3%, compared to the plants not sprayed with a solution of 5-ALA.
Keywords:
heavy metals, phytoremediation, sunflower, chemical compositionReferences
Antonkiewicz J., Jasiewicz C., 2002. Ocena przydatności różnych gatunków roślin do fitoremediacji gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi. Acta Sci. Pol., Formatio Circumiectus 1–2, 119–130.
Bosiacki M., 2009. Phytoextraction of cadmium and lead by selected cultivars of Tagetes erecta L. Part I. Effect of Cd and Pb on yielding. Acta Sci. Pol., Hortorum Cultus 8 (2), 3–13.
Bosiacki M., 2013. Ocena przydatności miskanta olbrzymiego (Miscanthus × giganteus Greef et Deu.) do fitoekstrakcji miedzi i cynku z gleb. Nauka Przyr. Technol. 7 (3), 1–16.
Bosiacki M., Wojciechowska E., 2012. Phytoextraction of nickel by selected ornamental plants. Ecol. Chem. Eng. 19 (3), 331–345.
Bosiacki M., Zieleziński Ł., 2011. Phytoextraction of nickel by selected species of lawn grasses from substrates contaminated with heavy metals. Acta Sci. Pol., Hortorum Cultus 10 (3), 155–173.
Evangelou M.W.H., Ebel M., Scheaffer A., 2007. Chelate assisted phytoextraction of heavy metals from soil. Effect, mechanism, toxicity, and fate of chelating agents. Chemosphere 68, 989–1003.
Gadapati W.R., Macfie S.M., 2006. Phytochelatins are only partially correlated with Cd-stress in two species of Brassica. Plant Sci. 170, 471–480.
Gruca-Królikowska S., Wacławek W., 2006. Metale w środowisku. Cz. II. Wpływ metali ciężkich na rośliny. Chem. Dydakt. Ekol. Metrol. 11 (1–2), 41–56.
Hertog C. den, 2008. Effect of Pentakeep fertilizers in greenhouse production. Pentakeep International Scientific Workshop 2008 in Italy, 8–9 December, Milan, Italy.
Jarosz Z., 2012. Wpływ nawozu Pentakeep® V na plonowanie oraz zawartość wybranych makro- i mikroelementów w sałacie. Annales UMCS, sec. EEE, Horticultura 22 (1), 1–8.
Jarosz Z., Dzida K., Pitura K., Konopińska J., 2013. The possibility of using 5-aminolevulinic acid in lead phytoextraction process. Mod. Phytomorphol. 3, 57–62.
Karczewska A., Kabała C., Gałka B., Kocan K., Orłów K., 2008. Zmiany rozpuszczalności miedzi, ołowiu i cynku oraz ich pobieranie przez kukurydzę w doświadczeniu nad zastosowaniem indukowanej fitoekstrakcji z gleb zanieczyszczonych emisjami hut miedzi. Rocz. Glebozn. (59) 3/4, 97–107.
Kończak-Konarowska B., 2009. Podstawy zaleceń nawozowych w ogrodnictwie. Krajowa Stacja Chemiczno-Rolnicza, Warszawa
Kucharski R., Sas-Nowosielska A., Małkowski E., 1998. Treatability study report. Integrated approach to the remediation of heavy metal-contaminated land. U.S. Department of Energy.
Kurtyka R., Małkowski E., Kita A., Karcz W., 2008. Effect of calcium and cadmium on growth and accumulation of cadmium, calcium, potassium, and sodium in maize seedlings. Pol. J. Environ. Stud. 17, 51–56.
Kutryś S., Gawroński S.W., 2000. Wykorzystanie wybranego gatunku ze stanowisk naturalnych w procesie fitoekstrakcji. Zesz. Nauk. Politech. Śl., Inżynieria Środowiska 45, 65–69.
Luo C.L., Shen Z.G., Li X.D., 2005. Enhanced phytoextraction of Cu, Pb, Zn and Cd with EDTA and EDDS. Chemosphere 59, 1–11.
Majtkowski W., Szulc P.M., Gaca J., Mikołajczyk J., 2010. Ocena wykorzystania Silphium perfoliatum L. w fitoremediacji terenów zanieczyszczonych metalami ciężkimi. Biul. Inst. Hod. Klim. Rośl. 256, 163–169.
Małkowski E., 2011. Modyfikacja procesu transpiracji a efektywność indukowanej fitoekstrakcji ołowiu i kadmu w wybranych gatunkach roślin. Wyd. Uniwersytetu Śląskiego, Katowice, 28–42.
Memon S.A., Hou X., Wang L., Li Y., 2009. Promotive effect of 5-aminolevulinic acid on chlorophyll, antioxidative enzymes and photosynthesis of Pak Choi (Brassica campestris ssp. Chinensis var. communis Tsen et Lee). Acta Physiol. Plant. 31, 51–57.
Meers E., Ruttens A., Hopgood M.J., Samson D., Tack F.M.G., 2005. Comparison of EDTA and EDDS as potential soil amendments for enhanced phytoextraction of heavy metals. Chemosphere 58, 1011–1022.
Nascimento C.W.A. da, Amarasiriwarden D., Xing B., 2006. Comparison of natural organic acids and synthetic chelates at enhancing phytoextraction of metals from a multi-metal contaminated soil. Environ. Pollut. 140, 114–123.
Ostrowska A., Gawliński S., Szczubiałka Z., 1991. Metody analizy i oceny gleb i roślin. Instytut Ochrony Środowiska, Warszawa.
Salt D.E., Smith R.D., Raskin I., 1998. Phytoremediation. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 49, 643–668.
Smoleń S., Sady W., 2010. Effect of plant biostymulation with Pentakeep V fertilizer and nitrogen fertilization on the content of macro- and micronutrients in spinach. J. Elem. 15 (2), 343–353.
Tanaka T., 2007. Pentakeep series – revolution of fertilizers and agriculture. Pentakeep International Scientific Workshop in Prague, 7–9 December, Czech Republic.
Tanaka T., Iwai K., Watanabe K., Hotta Z., 2005. Development of 5-aminolevulinic acid for agriculture uses. Regul. Plant Growth Devel. 40 (1), 22–29.
Tyksiński W., 2002. Mechanizmy tolerancji na zwiększone zawartości metali ciężkich w glebach i podłożach. Rocz. AR w Poznaniu, Ogrodnictwo 209–214.
Żurek G., Majtkowski W., 2009. Rośliny alternatywne w fitoekstrakcji metali ciężkich z terenów skażonych. Probl. Inż. Rol. 3, 83–89.
Bosiacki M., 2009. Phytoextraction of cadmium and lead by selected cultivars of Tagetes erecta L. Part I. Effect of Cd and Pb on yielding. Acta Sci. Pol., Hortorum Cultus 8 (2), 3–13.
Bosiacki M., 2013. Ocena przydatności miskanta olbrzymiego (Miscanthus × giganteus Greef et Deu.) do fitoekstrakcji miedzi i cynku z gleb. Nauka Przyr. Technol. 7 (3), 1–16.
Bosiacki M., Wojciechowska E., 2012. Phytoextraction of nickel by selected ornamental plants. Ecol. Chem. Eng. 19 (3), 331–345.
Bosiacki M., Zieleziński Ł., 2011. Phytoextraction of nickel by selected species of lawn grasses from substrates contaminated with heavy metals. Acta Sci. Pol., Hortorum Cultus 10 (3), 155–173.
Evangelou M.W.H., Ebel M., Scheaffer A., 2007. Chelate assisted phytoextraction of heavy metals from soil. Effect, mechanism, toxicity, and fate of chelating agents. Chemosphere 68, 989–1003.
Gadapati W.R., Macfie S.M., 2006. Phytochelatins are only partially correlated with Cd-stress in two species of Brassica. Plant Sci. 170, 471–480.
Gruca-Królikowska S., Wacławek W., 2006. Metale w środowisku. Cz. II. Wpływ metali ciężkich na rośliny. Chem. Dydakt. Ekol. Metrol. 11 (1–2), 41–56.
Hertog C. den, 2008. Effect of Pentakeep fertilizers in greenhouse production. Pentakeep International Scientific Workshop 2008 in Italy, 8–9 December, Milan, Italy.
Jarosz Z., 2012. Wpływ nawozu Pentakeep® V na plonowanie oraz zawartość wybranych makro- i mikroelementów w sałacie. Annales UMCS, sec. EEE, Horticultura 22 (1), 1–8.
Jarosz Z., Dzida K., Pitura K., Konopińska J., 2013. The possibility of using 5-aminolevulinic acid in lead phytoextraction process. Mod. Phytomorphol. 3, 57–62.
Karczewska A., Kabała C., Gałka B., Kocan K., Orłów K., 2008. Zmiany rozpuszczalności miedzi, ołowiu i cynku oraz ich pobieranie przez kukurydzę w doświadczeniu nad zastosowaniem indukowanej fitoekstrakcji z gleb zanieczyszczonych emisjami hut miedzi. Rocz. Glebozn. (59) 3/4, 97–107.
Kończak-Konarowska B., 2009. Podstawy zaleceń nawozowych w ogrodnictwie. Krajowa Stacja Chemiczno-Rolnicza, Warszawa
Kucharski R., Sas-Nowosielska A., Małkowski E., 1998. Treatability study report. Integrated approach to the remediation of heavy metal-contaminated land. U.S. Department of Energy.
Kurtyka R., Małkowski E., Kita A., Karcz W., 2008. Effect of calcium and cadmium on growth and accumulation of cadmium, calcium, potassium, and sodium in maize seedlings. Pol. J. Environ. Stud. 17, 51–56.
Kutryś S., Gawroński S.W., 2000. Wykorzystanie wybranego gatunku ze stanowisk naturalnych w procesie fitoekstrakcji. Zesz. Nauk. Politech. Śl., Inżynieria Środowiska 45, 65–69.
Luo C.L., Shen Z.G., Li X.D., 2005. Enhanced phytoextraction of Cu, Pb, Zn and Cd with EDTA and EDDS. Chemosphere 59, 1–11.
Majtkowski W., Szulc P.M., Gaca J., Mikołajczyk J., 2010. Ocena wykorzystania Silphium perfoliatum L. w fitoremediacji terenów zanieczyszczonych metalami ciężkimi. Biul. Inst. Hod. Klim. Rośl. 256, 163–169.
Małkowski E., 2011. Modyfikacja procesu transpiracji a efektywność indukowanej fitoekstrakcji ołowiu i kadmu w wybranych gatunkach roślin. Wyd. Uniwersytetu Śląskiego, Katowice, 28–42.
Memon S.A., Hou X., Wang L., Li Y., 2009. Promotive effect of 5-aminolevulinic acid on chlorophyll, antioxidative enzymes and photosynthesis of Pak Choi (Brassica campestris ssp. Chinensis var. communis Tsen et Lee). Acta Physiol. Plant. 31, 51–57.
Meers E., Ruttens A., Hopgood M.J., Samson D., Tack F.M.G., 2005. Comparison of EDTA and EDDS as potential soil amendments for enhanced phytoextraction of heavy metals. Chemosphere 58, 1011–1022.
Nascimento C.W.A. da, Amarasiriwarden D., Xing B., 2006. Comparison of natural organic acids and synthetic chelates at enhancing phytoextraction of metals from a multi-metal contaminated soil. Environ. Pollut. 140, 114–123.
Ostrowska A., Gawliński S., Szczubiałka Z., 1991. Metody analizy i oceny gleb i roślin. Instytut Ochrony Środowiska, Warszawa.
Salt D.E., Smith R.D., Raskin I., 1998. Phytoremediation. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 49, 643–668.
Smoleń S., Sady W., 2010. Effect of plant biostymulation with Pentakeep V fertilizer and nitrogen fertilization on the content of macro- and micronutrients in spinach. J. Elem. 15 (2), 343–353.
Tanaka T., 2007. Pentakeep series – revolution of fertilizers and agriculture. Pentakeep International Scientific Workshop in Prague, 7–9 December, Czech Republic.
Tanaka T., Iwai K., Watanabe K., Hotta Z., 2005. Development of 5-aminolevulinic acid for agriculture uses. Regul. Plant Growth Devel. 40 (1), 22–29.
Tyksiński W., 2002. Mechanizmy tolerancji na zwiększone zawartości metali ciężkich w glebach i podłożach. Rocz. AR w Poznaniu, Ogrodnictwo 209–214.
Żurek G., Majtkowski W., 2009. Rośliny alternatywne w fitoekstrakcji metali ciężkich z terenów skażonych. Probl. Inż. Rol. 3, 83–89.
ZBIGNIEW JAROSZ
Katedra Biologicznych Podstaw Technologii Żywności i Pasz, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, ul. Głęboka 28, 20-612 Lublin
Katedra Biologicznych Podstaw Technologii Żywności i Pasz, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, ul. Głęboka 28, 20-612 Lublin
KATARZYNA DZIDA
Katedra Uprawy i Nawożenia Roślin Ogrodniczych Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie ul. S. Leszczyńskiego 58, 20-068 Lublin
Katedra Uprawy i Nawożenia Roślin Ogrodniczych Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie ul. S. Leszczyńskiego 58, 20-068 Lublin
KAROLINA PITURA
Katedra Uprawy i Nawożenia Roślin Ogrodniczych Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie ul. S. Leszczyńskiego 58, 20-068 Lublin
Katedra Uprawy i Nawożenia Roślin Ogrodniczych Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie ul. S. Leszczyńskiego 58, 20-068 Lublin
JOANNA KONOPIŃSKA
Katedra Uprawy i Nawożenia Roślin Ogrodniczych Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie ul. S. Leszczyńskiego 58, 20-068 Lublin
Katedra Uprawy i Nawożenia Roślin Ogrodniczych Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie ul. S. Leszczyńskiego 58, 20-068 Lublin
LIDIA NOWAK
Katedra Uprawy i Nawożenia Roślin Ogrodniczych Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie ul. S. Leszczyńskiego 58, 20-068 Lublin
Katedra Uprawy i Nawożenia Roślin Ogrodniczych Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie ul. S. Leszczyńskiego 58, 20-068 Lublin
License
Submitting an article for publication, the author declares that he has full economic and moral rights to the work and publication of his article will not infringe the rights of third persons. The author signs a statement on the originality of the work and the contribution of individuals.
When an author submits his article for publication in the „Annales Horticulturae” it means he grants licence to exploit copyright to his article under the Creative Commons licence – Attribution - Non-Commercial - No-Derivatives 4.0 (CC BY-NC-ND 4.0)
