Reversibility effects of cadmium in growth and nitrogen metabolism in tomato plants (Lycopersicon esculentum).
Réversibilité des effets du cadmium sur la croissance et l'assimilation de l'azote chez la tomate (Lycopersicon esculentum)
Résumé
In order to better understand the effects of heavy metals on the growth of plants, we decided to perform recovering experiments
by following both chemical and physiological parameters in cadmium pre-stressed tomato seedlings after cadmium had been
removed from the nutrient solution. The work shows that cadmium suppression results in resumption of growth activity. The
biomass of leaves and stems rose steadily. The increase in root biomass exceeded those of leaves and stems.
At the same time, nitrate content was increased to reach the level obtained with unstressed controls. In all the organs studied, the activities
of the enzymes involved in the anabolic nitrogen primary assimilation pathways (nitrate reductase (NR), nitrite reductase
(NiR) and glutamine synthetase (GS) soared after that cadmium had been removed. While NAD+-dependent glutamate
dehydrogenase (GDH-NAD+) activity also rose progressively during the recovering time, the cognate NADH-dependent
glutamate dehydrogenase (GDH-NADH) activity decreased. This result allows us to propose that the ammonia produced by
the stress-induced protein catabolism is detoxified and re-assimilated by the GDH-NADH isoenzyme. On the basis of these
results, we will discuss the ability of the plant to dilute the effects of pollutants during the recovering period. An important
outcome of this work is that a transient contamination of the culture medium by pollutants is not necessarily followed by a
significant depreciation in product yield or quality.
Une façon particulière d’étudier et de comprendre les effets des métaux lourds sur les paramètres physiologiques et
biochimiques affectant la croissance d’une plante consiste à suivre l’évolution de ces mêmes paramètres chez des plantes
pré-stressées, puis replacées dans des conditions normales. Pour cela, des plantules de tomate préalablement cultivées pendant
10 jours sur milieu nutritif de base sont d’abord placées pendant 7 jours sur un milieu de culture enrichi de 20 μM de cadmium,
puis replacées pendant 9 jours sur milieu de culture de base sans cadmium. Les résultats obtenus montrent que l’élimination du
cadmium du milieu de culture se traduit par une reprise de l’activité de croissance de tous les organes, avec une diminution de
la teneur en cadmium. Par ailleurs, la teneur en nitrate augmente progressivement dans les feuilles et dans les racines. En même
temps, on observe une stimulation des activités de la nitrate réductase (NR), de la nitrite réductase (NiR) et de la glutamine
synthétase (GS). Ces effets se manifestent dans tous les organes. Parallèlement à la stimulation dans l’activité de ces enzymes
impliquées dans des réactions anabolisantes de l’assimilation du nitrate, se produit une augmentation progressive de l’activité
de la glutamate déshydrogénase NAD+-dépendante (GDH-NAD+) et une diminution graduelle de l’activité de la glutamate
déshydrogénase NADH-dépendante (GDH-NADH), c’est-à-dire de l’enzyme impliquée dans la ré-assimilation détoxificatrice
de l’ammonium provenant de réactions protéolytiques. L’ensemble de ces résultats peut s’expliquer sur la base d’un effet de
dilution du polluant préalablement accumulé dans la plante pendant la période de traitement dans une masse de tissu de plus
en plus grande, entraînant une reprise de l’activité de croissance après retrait du polluant du milieu de culture
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
