Vysoké UČENÍ technické V brně

7.2Obrana rostlin vůči toxicitě kadmia

V některých rostlinách se vyvinuly určité strategie obrany vůči toxickým vlivům kadmia, ať už jeho zadržování v kořenovém systému nebo v buněčných stěnách, akumulace ve vakuolách, vytváření komplexů s thiolovými skupinami nebo v podobě aktivních antioxidačních reakcí na probíhající oxidační stres.

Změny následkem stresu se v kořenech dějí i na úrovni buněčných struktur. Buněčná stěna je první buněčnou strukturou, která je v kontaktu s kadmiem a má schopnost vázat ho. Přispívá tak k detoxikaci buňky. Jsou to zejména ztloustnutí buněčných stěn (endodermis a exodermis) některých pletiv kořene, které se vyvinuly v některých rostlinných druzích jako adaptační strategie ochrany pletiv nadzemních částí rostlin, přičemž je známo, že kadmium se v rámci buněčné stěny váže zejména na polygalakturonovou kyselinu.

8Okřehek menší (Lemna minor L.)

8.1Charakteristika

Taxonomicky je Lemna minor (Obrázek 8.1) řazena do oddělení rostlin krytosemenných (Magnoliophyta) kvetoucích, třídy jednoděložných (Liliopsida), čeledi Araceae. Z hydrobiologického hlediska se pak řadí mezi tzv. měkkou vegetaci, která zahrnuje rostliny plovoucí na vodní hladině (natantní) a rostliny ponořené (submerzní). Jedná se o velmi redukovanou rostlinu skládající se s jednoho jasně zeleného lístku okrouhlého až vejčitého tvaru. Ze středu spodní plochy lísku vychází jeden velmi malý nevětvený kořínek. Květy jsou velmi vzácným jevem (Obrázek 8.2). Rostliny se rozmnožují převážně vegetativním způsobem vytvářením nových rostlin a dochází k tvorbě kolonií. Ve srovnání se staršími rostlinami, mladší jedinci jsou světlejší, mají kratší kořeny a sestávají ze dvou až čtyř lístků různé velikosti. V České republice obývá stojaté a pomalu tekoucí vody, často může pokrývat celou vodní hladinu.

Obrázek 8.1
Okřehek menší (Lemna minor L.) (převzato z [5]).


Obrázek 8.2
Okřehek menší (Lemna minor L.) (převzato z [6]).

8.2Využití okřehku menšího

Malá velikost okřehku menšího, jednoduchá kultivace v laboratorních podmínkách, jeho jednoduchá struktura, nepohlavní rozmnožování a krátká doba reprodukce jsou důvody, proč se tento organismus používá v testech toxicity. Při těchto testech je třeba dodržet sterilní podmínky a jednotlivé postupy musí probíhat tak, aby se minimalizovala možnost kontaminace jinými organismy (zejména řasami).

Ekotoxikologie je oborem na hranici mezi ekologií s toxikologií. Samotná toxikologie je lékařský obor, který studuje vliv toxických látek na člověka. Ekotoxikologie rozšiřuje toto zaměření na ostatní živé organismy. Cílem ekotoxikologie jako vědního oboru je studium a rozšiřování poznatků o působení chemických látek na živé systémy na všech úrovních od buňky až po biosféru. Ekotoxikologie využívá ekotoxikologické biotesty a ekologické terénní studie.

Ekologické testy jsou testy, při kterých se v klasickém toxikologickém uspořádání testuje vliv jedné čisté chemické látky (chemického individua) na jeden druh organismu. Metodika je ve formě certifikované příslušnými organizacemi. Jedná se především o tyto mezinárodní organizace:

• 
  OECD – Organization for Economic Cooperation and Development;
  
• 
  ASTM – The American Society for Testing and Materials;
  
• 
  ISO – The International Organization for Standardization;
  
• 
  WHO – World Health Organization;
  
• 
  CEN – European Committee for Standardization;
  
• 
  U.S.EPA – United State Environmental Protection Agency.
  

Standardizován je celý postup od přípravy vzorků až po vyhodnocení výsledků. Zásadní jsou především tyto oblasti:

• 
  testovaná látka – její chemické složení a forma aplikace;
  
• 
  testovací organismus – taxonomické zařazení, životní fáze, pohlaví, celková kondice;
  
• 
  parametr, který reprezentuje hodnocený účinek – způsob jeho vyhodnocení a kvantifikace;
  
• 
  způsob provedení – prostorové uspořádání, ostatní ekologické faktory (teplota, světlo aj.);
  
• 
  doba experimentu;
  
• 
  statistické vyhodnocení.
  

Mezi metody hodnocení expozice patří akumulační bioindikátory. Jejich podstata spočívá v tom, že některé druhy organismů jsou schopny akumulovat zvýšené množství toxikantů a mohou tak sloužit jako materiál pro chemickou analýzu. Akumulační metody jsou často kombinovány s indikačními postupy signalizujícími na biochemické a fyziologické úrovni účinky toxikantů. U odebraných organismů se kromě chemické analýzy toxických kovů, perzistentních organických látek a dalších toxikantů stanovují i parametry růstu (Anděl, 2011).

Biotest využívající okřehek menší (Lemna minor L.) je jedním z perspektivních testů pro ekotoxikologické hodnocení vodního prostředí. Tento test je obecně navržen pro testování ekotoxicky rozpuštěných látek nebo výluhu (standardizované normy ISO a OECD). Výhodou tohoto testu je to, že jen pouze malá modifikace je potřebná k vyhodnocení kontaminovaných sedimentů a půd v semikontaktním uspořádáním, kdy se nepoužívá výluh, ale přímo sediment nebo půda společně s médiem.

Cílem tohoto biotestu je stanovení toxického vlivu testovaného vzorku na růst okřehku menšího. Určuje se inhibice růstu podle růstových (počet rostlin, čerstvá hmotnost, hmotnost sušiny, listová plocha) a fyziologických parametrů (obsah fotosyntetických pigmentů). Doporučuje se sledovat alespoň dva z těchto parametrů. Délka testu je 7 dní. Lze hovořit o toxicitě při semichronické expozici, neboť je zahrnut jak okamžitý účinek při uvedení organismu do testu, tak i dlouhodobé působení toxikantu (Kočí et al., 2004).

9Cíl diplomové práce

Okřehek menší má velmi dobré akumulační schopnosti nejen pro polycyklické aromatické uhlovodíky, ale i pro toxické kovy. Cílem diplomové práce bylo posoudit vliv zvyšující se koncentrace kadmia, vliv zvyšujícího se pH na růstové a fyziologické parametry okřehku menšího (Lemna minor L.).