A pályázat keretében született publikáció

KEDVES OLVASÓK!

Ez az utolsó blogbejegyzésem, legalábbis, amit a Magyary Zoltán ösztöndíj keretében készítek. Gyorsan elszaladt ez a 12 hónap, praktikusan már csak 3 hét van hátra a pályázatom lezárásáig. 

Így az év végén én már ünnepi hangulatban vagyok, és őszintén szólva el is vagyok fáradva cseppet, így most nem tudományos jellegű írásra gondoltam, hanem ezúttal könnyedebb, amolyan búcsú jellegű lesz a bejegyzésem. 

A teljesítés egészen szépen halad(t), és a vállalt publikáció elkészítése és benyújtása is megtörtént. Szerencsére október végén el is fogadták a kéziratot, így valóban sikeresen zárhatom a pályázatot! :)

Az Annals of Botany folyóirat egy különszámában fog megjelenni a cikk a következő év folyamán.

A kép forrása

A publikáció jelenleg on-line még nem elérhető, de amint lesz működő link-je, közzéteszem!

Most a proof-ból (megjelelés előtti, utolsó javításokra lehetőséget adó, de már szerkesztett változat) szúrok be képeket.

Az első oldal a címmel és a szerzőkkel:

Egy szép, színes ábra:

Az utolsó oldalon, a köszönetnyilvánításban pedig szerepel a Magyary Zoltán Posztdoktori Ösztöndíj:

Ha már a köszönetnél tartunk...

Ehhez a sikerhez a fiatal kollégáim (hallgatóim) segítsége is nagyban hozzájárult, ezért itt is megköszönöm nekik a segítséget!!! Név szerint, és legfőképp Feigl Gábornak, Lehotai Nórinak és Molnár Árpádnak. :)

És ezúton (is) köszönöm a Nemzeti Kiválóság Program támogatását, ami nagyban elősegítette ennek a publikációnak a megszületését. Örömmel és büszkeséggel tölt el, hogy a program ösztöndíjasa lehettem. 

Így az év vége felé visszatekintve elmondhatom, hogy szép évet zárok, sok munkával és némi szórakozással megfűszerezve:)

Minden kedves olvasómnak kívánok békés, boldog Karácsonyt és sikerekben, egészségben gazdag Új esztendőt!!! :) Fogadják szeretettel a fotót, ami a karácsonyi ruhába öltöztetett mikroszkópunkat ábrázolja! :)

A cink magyarországi helyzete

Kedves Olvasóim!

Ebben a hónapban is olyan témát érintek a blogbejegyzésben, amivel mostanság foglalkozok. 

Nemrég felkerült az internetre Dr. Kádár Imre (MTA ATK Talajtani és Agrokémiai Intézet) 2013-as tanulmánykötete, amiben a magyar talajok nehézfém szennyezettségére, határértékekre találunk adatokat. Emellett saját kísérleti eredményeiket is bemutatja, melyekben szennyvíziszapot helyeztek ki mezőgazdasági területre és tanulmányozták a talaj és a növények nehézfém tartalmait. Az alábbi linkre kattintva elérhető az anyag:

http://mta-taki.hu/hu/dokumentumok/kadar-imre-szennyvizek-iszapok-komposztok-szervestragyak-talajtermekenyseg

Amellett, hogy érdekes ez az átfogó munka, számomra rendkívül hasznos is!

Ugyanis egy nehézfémekkel foglalkozó növénybiológus számára fontos tudni, hogy a hazai talajokban, vizekben milyen formában található meg a cink, és milyen koncentrációk alakulhatnak ki szennyezés esetén.

Erre vonatkozóan a következő információkat gyűjtöttem:

A cink mennyisége a talajokban kicsi, legfőképp kötött formában van jelen, ezért felvétele nem könnyű a növények számára. Így cink hiány gyakrabban előfordul, mint szennyezés. 

A szennyvíziszapok mezőgazdasági újrahasznosítása (iszaptrágyázás) az elmúlt évtizedekben egyre elfogadottabb, mivel nagy mennyiségű, a növények számára felvehető tápanyagot tartalmaznak (pl. N, P, K). De mivel a tápanyagok mellett nagy mennyiségben tartalmaznak különböző nehézfémeket is (emellett gyógyszermaradványokat, hormonkészítményeket, patogén és nem patogén baktériumokat is), csupán kellő vizsgálatok után és elővigyázatossággal alkalmazhatóak mezőgazdasági trágyázásra.

Az EU vízvédelmi irányelvei a Zn-t a II. jegyzékbe sorolják (az I. jegyzékben a Cd, Pb van pl.). A II. jegyzék elemei káros szennyezők, az I. jegyzék anyagaihoz hasonló tulajdonságúak, de jelenlegi ismereteink szerint csekélyebb kockázatot jelentenek az emberre.

A szennyezetlen EU talajokban átlagosan 80 mg/kg cink van, nálunk kicsit több, 100 mg/kg.

Szennyvíziszap kihelyezésnél maximális terhelhetőségi határértékeket adnak meg a mezőgazdasági talajokra. Ez Zn esetén hazánkban 200 mg/kg, az EU-ban 300 mg/kg (Lásd 172. táblázat a Kádár-féle tanulmányból).

Veszélyes-e a Zn?

· gyökérben mobilis, hajtásba, ehető részekben felhalmozódik, de…

· fitotoxikus, a felhalmozódás mindig tünetekkel jár, így az állatokba /emberbe nem jut be nagyobb koncentrációban

· van talaj-víz-növény szűrőrendszer! vagyis a Zn nem olyan veszélyes az emberre, mint pl. a szelén.

  Annak ellenére, hogy humán egészségügyi szempontból a cink kevésbé káros, a növényekben kifejtett fitotoxikus hatása miatt fontos a cink többlet hatásainak pontosabb megismerése.

 A cink többlet növényekre kifejtett mérgező hatását az alábbi fotókkal szemléltetem:

 Kontroll tápoldatban (5 mikroM cink-szulfát) 

nőtt indiai mustár növény.

150 mikroM cink-szulfát mellett nőtt indiai mustár növény. 

Látható a hajtásméret jelentős csökkenése és a sárgulás.

Remélem érdekesnek találták a bejegyzést, következő hónapban ismét jelentkezem! Szép novembert kívánok!

A nitráció megjósolható és in vitro :)

Kedves Olvasóim!

E havi bejegyzésemben is olyan témát tárgyalok, amivel mostanában foglalkozom, ez pedig a nitrációs esemény megjósolhatósága és "kémcsőben történő kimutatása".

 

Először is szót ejtek a tirozin nitrációs reakcióról. A NO származéka, a peroxinitrit (ONOO-) képes specifikus reakcióba lépni bizonyos fehérjék bizonyos tirozin aminosavával. Ennek eredményeképpen a tirozin aromás gyűrűjének egyik orto szénatomjához egy nitro-csoport (-NO2) kapcsolódik (lásd 1. ábra).

 

 

Eredeti kép forrása

 

 

Ez megváltoztatja a tirozin sztérikus tulajdonságait és töltésviszonyait, ami végső soron a fehérje konformációjának és aktivitásának megváltozásához vezet. Vagyis a ONOO- a fehérje aktivitását képes poszttranszlációs módon szabályozni. A reakció specifikus, ami azt jelenti, hogy nem minden fehérje nitrálódik, és egy fehérjén belül nem az összes tirozin aminosav nitrálódik.

 

A kutatók munkáját igencsak megkönnyíti manapság az, hogy kidolgoztak olyan algoritmusokat, amelyekkel képesek vagyunk megjósolni, hogy az adott fehérje nitrálódik-e, és ha igen, akkor melyik pozíciójú tirozin aminosaván.

 

Így szűkíthető a vizsgálati kör, és egyes fehérjékre célzottan lehet in vitro és in vivo kísérleteket tervezni.

 

Az első (és szerintem a leginkább felhasználóbarát) ingyenesen elérhető program a GPS-YNO2 (Liu és mts. 2011, http://yno2.biocuckoo.org/).

 

A felhasználói felület egyszerű (lásd 2. ábra): a fehérje aminosav szekvenciáját (FASTA formátumban) be kell másolni a megfelelő mezőbe, meg kell adni a hibahatárt (treshold; low, medium, high) és a "submit" gombra kattintva a felső táblázatban megkapjuk a lehetséges nitrációs pozíciókat.

 

 

A kép forrása

 

 

Ezek után, amennyiben pozitív eredményt kapunk a lehetséges nitrációra nézve, ezt a fehérjét alá lehet  vetni részletesebb vizsgálatoknak.

 

In vitro kísérletekben a tisztított fehérjét reagáltatják ONOO- -val (általában egy donor vegyületet használnak, ami a SIN-1), majd Western blot analízissel detektálják a 3-nitrotirozinnal szemben mutatott immunreakciót, vagyis igazolják a nitráció megtörténtét. Ezek mellett az enzimfehérje aktivitását is kimutatják szintén immunreakcióval.

 

Példaként említhető Melo és munkatársai 2011-es cikke, melyben a glutamin szintetázt (GS1 és GS2) peroxinitrittel (PN) inkubálták és az enzim aktivitásának csökkenését és a nitráció fokozódását (NO2-Tyr) tapasztalták (lásd 3. ábra). Ebből azt a következtetést vonták le, hogy a ONOO- csökkenti a glutamin szintetáz aktivitását nitráció által.

 

Az ábra forrása

 

Továbbiakban in vivo kísérleteket is érdemes végezni, vagyis növényeket kezelni peroxinitrittel és megmérni bennük az enzim aktivitását. Illetve kezelt növényből össz enzimkivonatot készíteni, és abban megvizsgálni az immunoreakció mértékét. Majd tömegspektrometriás analízissel azonosítani a nitrálódott fehérje sávot alkotó fehérjéket (bár ez utóbbi eljárás meglehetősen költséges).

 

Ez a bejegyzésem sem sikerült túl "könnyedre", de szeretem arról a témáról készíteni az írást, amivel éppen foglalkozom. Egy jövőbeli OTKA pályázat tudományos programját tervezem, és ennek kapcsán gondolkodom egy ilyen in vitro rendszer alkalmazásán is.

 

Jövő hónapban ismét jelentkezem!

A tirozin nitráció és kimutatása Western blot analízissel

Kedves Olvasóim!

A nyár végeztével és az oktatási időszak kezdetével sok izgalmas, új feladat vár rám mind az oktatás, mind pedig a kutatás terén :)

Ebben a hónapban a "Magyary pályázatomhoz" kapcsolódóan a fehérje tirozin nitrációról, mint lehetséges poszttranszlációs módosításról ejtek szót.

A fehérje nitráció egy nitrogén-monoxid és reakciótermékei (=reaktív nitrogénformák, angol rövidítés RNS) által katalizált poszttranszlációs módosítás állatokban és növényekben egyaránt. A tirozin aminosav aromás gyűrűjében levő két ortho helyzetű szénatom közül az egyikhez egy nitro-csoport (-NO2) kapcsolódik (lásd ábra).

az ábra forrása (az eredeti ábra módosítva)

A tirozin aminosav nitrálódása módosítja a fehérje aktivitását mivel a nitro-csoport beépülése az aromás gyűrűbe csökkenti a fenol csoport pKa értékét (10,1 -->7,2), ami befolyásolja a tirozin elektron-átadási reakciókban való részvételének képességét és a fehérje konformációt kialakító képességét is.

A tirozin nitráció háromféleképpen befolyásolhatja a fehérjék működését: (1) fokozza a fehérje aktivitását, (2) nem befolyásolja az aktivitást, (3) csökkenti a fehérje aktivitását (ez a leggyakoribb). 

Ezek mellett fontos az is, hogy a tirozin nitrálódása megakadályozza annak a foszforilálódását, így alapvetően befolyásolhat jelátviteli utakat.

A tirozin nitráció kimutatása lehetséges immunológiai módszerrel (pl. Western blot, immunofluoreszcencia), 3-nitrotirozin elleni antitesttel. A pályázatom keretében a fehérje nitráció mértékét terveztem kimutatni a Brassica fajok gyökerében és hajtásában cink terhelés hatására.

Az eredményekből látszik, hogy 7 fehérjesáv adott nitrotirozin-pozitív immunoreakciót a Brassica fajok gyökerében kontroll körülmények között. Ez azt jelenti, hogy stressz-mentes állapotban is nitrálódnak fehérjék, vagyis egy alapvető, poszttranszlációs szabályozási mód ez a növényi sejtekben.

A cink stressz hatására a kontrollban is megfigyelt 7 fehérjesáv adott reakciót (új sávok nem jelentek meg), de az immunoreakció erőssége kifejezettebb volt. Ez arra utal, hogy a fehérje pool nagyobb hányada szenved nitrációt a cink stressz hatására. 

Alább a Western blot analízis eredményei láthatóak 7 napos, 300 mikroM koncentrációjú cink kezelés esetén a két Brassica faj gyökerében. A piros nyilak a reakciót adó fehérjesávokat jelölik. A pozitív kontroll a nitrált marha szérum albumin (NO2-BSA) volt, ami a 3-nitrotirozin elleni antitesttel erőteljes immunoreakciót adott.

saját eredmény és fotó

Vagyis összességében elmondható, hogy a pályázat keretében végzett munka során sikerült a tirozin nitráció kimutatása a cink-kezelt Brassica növényekben. :) HAPPY END :)

Ez a bejegyzés kissé tudományosra sikerült, de remélem, hogy érdekesnek találták!

Következő hónapban újra jelentkezem!

A Magyar Növénybiológiai Társaság XI. Kongresszusa

Kedves Olvasók!

Augusztus 27. és 29. között került megrendezésre a Magyar Növénybiológiai Társaság XI. Kongresszusa. Amellett, hogy a szervezésében is részt vettem, egy tudományos előadással is szerepeltem.

 

Emellett a csoportunk doktoranduszai és Msc. szakos hallgatója poszter prezentációkat készítettek. Vagyis úgy gondolom, hogy kutatócsoportunk (a NO-jelátviteli csoport) szépen képviseltette magát a konferencián. :)

 

A tudományos előadással az volt a célom, hogy szélesebb körben bemutatkozzam a kollégák előtt annak reményében, hogy sikerül együttűködő partnereket találnom egy jövőbeli pályázathoz.

A prezentációm címdiáját alább láthatják.

 

 

 

 

A konferencián készült fotók pedig alább láthatóak:

 

a tudomány és magyarázata...

 

...

 

...borkóstoló kellemes társaságban :)

 

 

 

Összességében elmondhatom, hogy jól sikerült a konferencia, és örülök, hogy részt vehettem!

Mindezek után pedig megkezdődik az új tanév a maga oktatási és kutatási feladataival.

 

A jövő hónapban újra jelentkezem!

 

 

 

 

 

Kitekintés: a morfológiai válasz megjelenése különböző mikroelem többletek hatására

Kedves Olvasóim!

 

E havi bejegyzésem egy érdekes, növényspecifikus jelenségről, a stressz-indukált morfogenetikai/morfológiai válaszról (SIMV angolul SIMR) szól.

Az állatokkal ellentétben, a növények nem képesek helyváltoztatásra, vagyis a környezeti stresszforrástól való elmenekülésre, így ők közvetlenül ki vannak téve a stresszhatásoknak (pl. vízhiány, erős napsugárzás, növényevő rovarok, nehézfémek többlete a talajban stb, lásd 1. ábra, kép forrása). A növények a hajtás- és gyökérnövekedésük átprogramozása révén képesek védekezni a kedvezőtlen hatások ellen. Erre egy szép példa a gyökerek fokozott megnyúlása a mélyebb, nagyobb víztartalmú talajrétegek elérése érdekében. A növekedés átprogramozódása sok esetben azonban a főgyökér rövidülését és új oldalgyökerek megjelenését jelenti, kialakítva ezzel a SIMV tünet együttesét, fenotípusát (lásd 2. ábra: Potters és mtsai 2009).

 

2. ábra

 

A növekedés átprogramozásának élettani jelentősége abban rejlik, hogy a növény ily módon el tudja kerülni a kedvezőtlen stresszforrásokat, valamint a megnövekedett oldalgyökér- és gyökérszőr mennyiség a gyökér felszívófelületét megnövelve segíti a víz- és tápanyagfelvételt, így fokozhatja a túlélés esélyét.

Kutatómunkám során nagy hangsúlyt fektettem ennek a  valóban érdekes, növényspecifikus jelenségnek, a stressz-indukált növekedésnek a vizsgálatára. Kísérleteimben indiai mustár (Brassica juncea), olajrepce (Brassica napus) és lúdfű növényeket neveltem különböző esszenciális és nem esszenciális elemek (réz, cink, szelén, ólom) többlete mellett, és tanulmányoztam a SIMV megjelenését.

 

Eredményeim azt mutatják, hogy minden alkalmazott elem, mindhárom növényfajban képes volt a SIMV kialakítására, tehát egy általános (nem faj- és elemspecifikus) válaszról van szó. A 3. ábrán (saját felvétel) réz-kezelt lúdfű növény látható (bal oldalon), melynek főgyökere a kontrollénál rövidebb, oldalgyökerei pedig nagyobb számban vannak jelen (nyíllal jelölve). A hajtás nem szenved jelentős növekedésgátlást, de a klorózis (sárgulás) szembetűnő.

 

A 4. ábrán (saját felvétel) cink-kezelt olajrepce növény látható (jobb oldalon), melynek a gyökere szintén SIMV fenotípust mutat. Ezesetben figyelemre méltó az oldalgyökerek megnyúlásának az erőteljes gátlása a kontrollhoz képest. A hajtás sárgulása és növekedésének  gátlása szintén megfigyelhető.

4. ábra

 

Egy további említésre méltó stressz-indukált morfológiai válasz jelenség a fokozott gyökérszőr képződés, ami általában a rizodermisz atrichoblaszt (=nem szőrképző sejt) sejtjeinek az átprogramozódása révén következik be. Ezt a növekedési választ a kísérleti rendszereim közül a réz- ill. cinkkezelésnek kitett Brassica növényekben figyeltem meg (lásd 5. ábra, saját felvételek). Összefüggést tapasztaltam a gyökerek alacsony mangán tartalma és a gyökérszőrök fejlődésének indukciója között, így elmondhatom, hogy az erőteljes gyökérszőr fejlődés nem az elemtöbbletek közvetlen hatása. Az irodalomból ismert, hogy a "szőrösödés" a vas hiány tünete is lehet, de a szőrképződés és a vas tartalmak között nem találtam közvetlen összefüggést a kísérleti rendszeremben. Végső következtetésem az, hogy a réz és a cink nagy koncentrációi mangán hiányt alakítanak ki a gyökérben, és ez okozza a fokozott szőrképződést.

 

5. ábra

 

Remélem érdekesnek találták a bejegyzésemet, következő hónapban újra jelentkezem!

 

A cink szöveten és sejten belüli eloszlásának tanulmányozása

Kedves Olvasóim!

Aktuális bejegyzésem az előző havi írásomhoz kapcsolódik, ugyanis a cink felvételéről és sejten belüli eloszlásáról fogok szólni.

Abban a szerencsés helyzetben vagyok a cink kapcsán, hogy rendelkezésemre állnak különböző cinkre többé-kevésbé specifikus fluoreszcens jelölők, melyek segítségével ki tudom mutatni a cink szövetekben, illetve sejtekben való lokalizációját.

Elsőként a cink szöveti eloszlását tanulmányoztam Brassica gyökércsúcsokban a Zinquin elnevezésű festék segítségével. Ezt a fluorofórt (lásd a szerkezeti képletét alább)  széles körben alkalmazzák a cink ionok kimutatására állati és növényi mintákban egyaránt. Az alábbi fotókon látható, hogy a külső cink kezelésekkel párhuzamosan nő a festék fluoreszcenciája, és ez a legjelentősebb a főgyökér merisztémájában (piros nyíllal jelölve). A megnyúlási zóna lényegesen lerövidül a cink kezelt gyökerekben, és itt a cink felhalmozás nem jellemző (zöld nyíllal jelölve). 

A kép forrása

Brassica juncea gyökércsúcsai Zinquin-nel festve 

(saját felvételek)

Ezeken a kis nagyítású felvételeken a cink sejteken belüli lokalizációja nem látható. Pedig érdekes a kérdés, hogy a Brassica növények a gyökereiken belül hol raktározzák/hová zárják el a nagy mennyiségű felvett cinket? Az előző havi bejegyzésemben szerepelt, hogy a sejtfal (és a vakuólum) funkcionálhat raktárként cink stressz során. De vajon így van ez a Brassica fajaim esetén is? Kimutatható-e a cink sejtfalakban történő lokalizációja?

Ennek kiderítésére egy másik, jobb minőségű képeket nyújtó mikroszkópos technikát, a konfokális lézer scanning mikroszkópiát alkalmaztuk. A cinket egy másik, zöld színű emissziót eredményező fluorofórral felöltük (ZinPyr), emellett pedig megfestettük a sejtfalakat is a propídium jodid nevű festékkel, ami a halott sejtekben a magot is jelöli vörös színnel.

Az alábbi felvételeken az látszik, hogy a cink elsősorban a sejtfalakban mutatható ki, ezt a zöld és a vörös fluoreszcencia kolokalizációja jelzi narancs színnel.

Brassica gyökércsúcs ZinPyr-rel és 

propídium jodiddal festve (saját felvétel)

Brassica gyökércsúcs ZinPyr-rel és 

propídium jodiddal festve, nagyobb nagyítással (saját felvétel)

Remélem tetszett az e havi színes bejegyzésem! A következő hónapban ismét jelentkezem!

A nehézfém tolerancia mechanizmusai

Kedves Olvasóim!

Ebben a hónapban a Magyary Zoltán Posztdoktori Ösztöndíj pályázatom keretében vizsgált témához kapcsolódóan a növények cink terheléssel szemben kifejlesztett tolerancia mechanizmusairól írok.

Helyhez kötött életmódjukból adódóan a növények közvetlenül ki vannak téve a környezet változásainak, és azokhoz dinamikusan kell alkalmazkodniuk. A környezet (talajok, vizek) nehézfém szennyezése jelentős stresszforrás a növények számára. Ezért hatékony tolerancia mechanizmusokat kell kifejleszteniük annak érdekében, hogy a nehézfémekkel (pl. cinkkel) szennyezett talajokon is életben tudjanak maradni.

A kép forrása

Az egyik lehetőség a nehézfémek felvételének vagy transzportjának a csökkentése. Megtörténhet a fémek teljes kizárása a növényből, azáltal, hogy azok a gyökér környezetében megkötődnek, így felvehetetlen formába kerülnek.

Olyan eset is előfordulhat, hogy a növény módosítja a sejtfalainak tulajdonságait annak érdekében, hogy megakadályozza a fémek felvételét. Ez esetben a sejtfal, mint a fémfelvétel fizikai gátja működik.

Bizonyos növényfajok azonban képesek a gyökérsejtek citoplazmájából kizárni a fémeket és elraktározni azokat az apoplasztban. Ez esetben a sejtfal, mint fém raktár szerepel. Egyes fajok esetében a felvett fém akár 60%-a is képes a sejtfalakban raktározódni.

Ismert az is, hogy bizonyos fajok képesek a felvett fémeket aktív módon "kitessékelni" a sejtekből (aktív efflux), erre azonban kevés bizonyíték áll rendelkezésre.

Általánosabb védő mechanizmus a fém gyökérzetben való felhalmozódása. Ez a fémek érzékenyebb hajtás rendszerből való kizárását eredményezi, így segítve a túlélést. Ez a jelenség megfigyelhető az általunk vizsgált Brassica fajokban is. A grafikonokon jól látható, hogy a gyökérben egy nagyságrenddel nagyobb a cinkkoncentráció, mint a hajtásban. Vagyis a Brassica fajaink a cinket a gyökerükben halmozzák fel és a hajtásba jóval kevesebbet transzlokálnak, így védve azt a fém többlet káros hatásaitól.

(saját eredmény)

A sejteken belüli kompartmentalizáció, vagyis a fémek elzárása is egy hatékony védőmechanizmus. Például számos fűféle képes a cinket a vakuólumába elraktározni, és kimutatták a vakuólumok számának növekedését a nehézfém stressznek kitett növények sejtjeiben. Érdekes jelenség a fémtöbblet elraktározása a levélszőr sejtekben (trichómákban).

A kép forrása

Összességében tehát elmondható, hogy a növények változatos fémtűrési stratégiákat fejlesztenek ki annak érdekében, hogy túléljenek a néha extrém környezeti körülmények között. Többek között ez a flexibilis stressz akklimatizációs képesség teszi bámulatossá a  növények világát! :)

Arabidopsis halleri, egy cink akkumuláló és cink tűrő növényfaj


A kép forrása

Következő hónapban új bejegyzéssel jelentkezem!

A cink

A cink, mint esszenciális mikroelem és környezetszennyező nehézfém

E havi blogbejegyzésemben a Magyary Zoltán Posztdoktori Ösztöndíj pályázatom (A2-MZPDÖ-13-0120) keretében vizsgált fémről, a cinkről ejtek szót.

A cink esszenciális mikroelem az ember és a növények számára is. Katalitikus és szabályozó szerepe van, például a nukleinsav-foszfátészterek képződését katalizáló enzimek alkotója. Részt vesz a fehérje anyagcserében és a növények növekedésének szabályozásában. A cink hiányos növény fiatal levelein érközi klorózis jelentkezik, majd a levéllemez teljes kifehéredése tapasztalható. A levél növekedése és a szártagok megnyúlása gátolt (lásd fotó).

A kép forrása

Embereknél a cinkhiány csökkenti a termékenységet, gyengíti az immunrendszert, gátolja a gyermekek növekedését. Cinkből az ajánlott napi bevitel (Institute of Medicine, USA) nőknek 8 mg, férfiaknak 11 mg, a maximális tolerálható napi bevitel 40 mg. 

Az ipari és mezőgazdasági tevékenység, közlekedés, bányászat, kohászat következményeként az elmúlt évszázadban talajaink nehézfémekkel szennyeződtek el. Ezek közül a cink jelentős szennyezőnek számít hazánkban, hiszen akkumulációja jellemző azokon a területeken, ahol fémfeldolgozó- és/vagy vegyipar működik (pl. Dunaújváros, Tiszaújváros, Tatabánya, lásd a térképet).  A Zn koncentráció az európai talajokban általában kevesebb, mint 40 µg/g, azonban az ipari központokban gyakran 70 µg/g-nál is magasabb.

Az ábrát tartalmazó cikk forrása

A cink egy átmeneti fém, mely a talajokban általában Zn²⁺ ion formájában fordul elő, koncentrációja a talajoldatban alacsony. Különböző cinksók is előfordulhatnak a talajban, ezek oldhatósága változó. A növények elsősorban a cink oldható és könnyen kicserélhető formáit tudják felvenni. A cink bekerülve és felhalmozódva a táplálékláncba veszélyes nehézfém.
A cink nagy koncentrációban toxikus a növényi szervezetre, hiszen többek között növekedés gátlást, a fiatal levelek klorózisát és nekrózisát okozza. A cink-terhelt növény főgyökere rövid, kisebb számú és rövidebb oldalgyökérrel rendelkezik. Az alábbi ábrán a cink-kezelt és a kezelést nem kapott (kontroll) Brassica napus (olajrepce) növényeim hajtásrendszere látható.

(saját felvétel)

A fentiekből látható, hogy a cink hiány és toxicitás tünetei nagyon hasonlóak. A mikroelemek, így a cink növekedésre gyakorolt hatása  optimumgörbével írható le. Ez azt jelenti, hogy van egy optimális koncentrációtartomány, ami elősegíti a növekedést, de ettől kevesebb vagy több cink már káros, és hiánytüneteket illetve toxicitást alakít ki (lásd ábra).

forrás: Láng Ferenc (szerk.): Növényélettan

Következő hónapban a növények nehézfémekkel szembeni védekezési stratégiáit fogom bemutatni!

Az olajrepce és az indiai mustár

Kedves Olvasók!

Ebben a hónapban a Magyary Ösztöndíj pályázatom keretében végzett kutatásom két modellnövényét, az olajrepcét és az indiai mustárt mutatom be. A bejegyzésből kiderül az is, hogy miért pont ezeket a növényfajokat választottam a kísérleteimhez!

Az olajrepce jelentős ipari növényünk, melyet Magyarországon kb. 60 ezer hektáron termesztenek.

Ez az egyéves, lágyszárú növény a Brassicaceae (káposztafélék) családjába tartozik, és latin neve Brassica napus. Nagyméretű gyökérzetet fejleszt, a főgyökerek átlagosan 20 cm hosszúak, oldalgyökérzete dús. Szórt állású levelei vannak, melyek erősen tagoltak. Sárga virágai fürtökben helyezkednek el (a képen egy jellegzetes, virágzó repcerét  látható).

A kép forrása

Magjából étkezési olajat, kenőolajat készítenek, emellett kiváló festék-, lakk- és gumiipari alapanyag. Metilészterezéssel motorhajtó üzemanyag is készül a repceolajból, ez az ún. biodízel. További termék a repceméz és a repcepogácsa. Ez utóbbit haszonállatok takarmányozására használják.

A másik általam vizsgált növényfaj az indiai mustár, azaz a Brassica juncea. A növény több néven ismeretes: szareptai mustár, barna mustár, oroszrépa, indiai répa. Leginkább ázsiai országokban termesztik, ahol fontos olajnövény. Elnevezése is utal rá, hogy magjaiból igen erős mustárt készítenek. Ezeken kívül fontos tápláléknövény is, pl. Kínában főzeléket készítenek belőle. A fotón az indiai mustár levelei láthatóak.

A kép forrása

Szelén, cink, vas vagy króm pótlására étrend kiegészítőként is használják a speciálisan ilyen célra termesztett növényeket. Talajtakaró anyagként is alkalmazható, hiszen képes visszaszorítani a gyomok terjedését. 

Mindkét Brassica faj hatékonyan felhasználható az ún. fitoremediációs talajtisztítási eljárások során. Ezek a növények jól tűrik a magasabb nehézfém koncentrációkat, képesek felvenni a talajból a fémet, felhalmozni a gyökerükben és/vagy a hajtásukban. Többek között a kadmiumot, ólmot, cinket, szelént képesek felvenni és felhalmozni a szerveikben.

A fitoremediációt jelenleg a legolcsóbb és leginkább környezetkímélő talajtisztítási eljárásnak tartják. A módszer lényege az, hogy az erre alkalmas növényeket, -mint amilyenek az olajrepce és az indiai mustár is- a nehézfémmel szennyezett területre ültetik. A növények felveszik, és szerveikben felhalmozzák a fémet, majd a növényeket learatják, és megfelelő módon (pl. égetéssel) megsemmisítik a szennyezett növényi anyagot.

Kísérleteim során a két fent bemutatott Brassica faj növekedési, élettani válaszait és fitoremediációs képességét hasonlítom össze különböző fémkezelések (pl. réz, cink) hatására. Vizsgálom a fajok fémfelvételi és -felhalmozási képességét, és a fém többlettel szembeni ellenálló képességüket is. A növényeket perlitben csíráztatom, majd egy 9 napos előnevelési periódus után vízkultúrában növekednek további 7 illetve 14 napig kontrollált körülmények között. A fémkezeléseket a növények tápoldatába adom cink-szulfát vagy réz-szulfát formájában. A fotókon a kísérleti növényeim láthatóak. 

(Saját felvétel)

(Saját felvétel)

A következő hónapban egy újabb bejegyzéssel érkezem!

Tudományos előadás az ELTE-n

Tudományos előadás az ELTE-n

Január 30-án került megrendezésre a Magyar Növénybiológiai Társaság már hagyománnyá vált rendezvénye. A minden 2. évben megrendezett előadássorozat keretében Ph.D.-val rendelkező fiatal kutatók mutatkoznak be, illetve versenyeznek a FESPB Award-ra történő jelölésért. katt ide, ha érdekel

Idén én is jelentkeztem a "versenyre", ahol egy 20 perces, angol nyelvű előadás keretében mutattam be kutatómunkám friss eredményeit. A prezentációm témája a szelén stressz által előidézett hormonális és jelátviteli változások bemutatása volt. A jelölést nem én kaptam, de gazdagabb lettem egy emléklappal és egy pendrive-val :)

Íme néhány érdekesség az előadásom témájából:

Hogyan alakulnak ki nagy szelén koncentrációk a környezetben?

Néhány nyugat USA- beli államban (pl. Dakota) a krétakori palakőzetekből származó talajok nagy szelén tartalommal bírnak, de különböző bányászati  és olajtermelési folyamatok során is nagy mennyiségű szelén kerülhet a környezetünkbe.
A világ számos pontján azonban ennek az ellenkezője, vagyis a talajok szelén hiánya okoz problémát. Szelén hiányos talajok jellemzik a Kárpát-medencét is, ezért hazánk lakosságának étrendje is szelénben szegény, ami számos egészségügyi kockázatot hordoz.
Ezeken a hiányos területeken nagy hangsúlyt fektetnek a szelén pótlására, melynek egyik módja a megnövelt szelén tartalmú műtrágyák használata. Ekkor azonban a trágyázott növények lokálisan nagy szelén koncentrációkkal érintkezhetnek.

A kép forrása

Valós veszély ez a növények számára?

A szelén nagyfokú kémiai hasonlóságot mutat a kénnel, ezért felvétele és metabolizmusa kén transzportereken és útvonalakon keresztül történik. A szelén többlete mérgező a növények számára, és ennek a toxicitásnak 2 fontos mechanizmusa ismert. Egyrészt a szelén helyettesítheti a ként fehérjékben, gátolva ezáltal a normál funkciójukat. Másrészt a szelén többlete  a növényi sejtekben a reaktív oxigénmolekulák képződését váltja ki, ami oxidatív károsodásokat okoz.

Számos növényfaj azonban jól tolerálja a nagy szelén koncentrációkat is. Az ún. szelén toleráns növényfajok egyik képviselője a fügekaktusz (Opuntia ficus indica, lásd a fotót), ami nagy mennyiségben képes felvenni a szelént a talajból, így alkalmas lehet a talajok megtisztítására is.

A kép forrása

Következő hónapban folytatom!

A blog indítás jó móka!

Kedves Érdeklődő, üdvözlöm a blogomon!

Ördögné Dr. Kolbert Zsuzsanna vagyok, a Szegedi Tudományegyetem Növénybiológiai Tanszékének adjunktusa. Immáron 8 éve tanulmányozom a növények fejlődésének egyes aspektusait stressz körülmények között, különös tekintettel az ún. reaktív nitrogénformák szerepére. 

Ezt a blogot a célból hoztam létre, hogy kutatómunkám elméleti hátterét és eredményeit szélesebb körben is népszerűsíthessem. 

Bejegyzéseimben -melyeket havonta fogok frissíteni- a reaktív nitrogénformák képződését és a stressz által befolyásolt növekedésben betöltött sokrétű szerepét igyekszem közérthető módon ismertetni.